Muroran-IT Academic Resources Archive Title Author(s) Citation Issue Date URL 直線翼列内の流れとその流線追跡について(第2報) 奥田, 教海; 東條, 徹; 一場, 久美室蘭工業大学研究報告.理工編 Vol.8 No.3, pp.683-688, 1976 1976-01-30 http://hdl.handle.net/10258/3620 Rights Type Journal Article See also Muroran-IT Academic Resources Archive Copyright Policy Muroran Institute of Technology 直線翼列内の流れとその流線追跡について第 2報奥田教海・東保徹*・一場久美 O nthe Two-Dimensional CascadeFlowsandthe Visualizations fortheir StreamLines，Part2 KyδkaiOkuda，TδruTδzyoandHisayoshiI chiba Abstract h ea u t h o r sp r e s e n tt h er e s u l t scompar巴dbetweent h e o r 巳t i c a lande x p F o l l o w i n gt h ep r e v i o u sr e p o r t，t 巴r i m e n t a ls t r e a ml i n e sa r o u n dt h ea i r f o i lc a s c a d eo fR .A .F .6 E r a v e r s i n gp i t o t t u b ea c r o s st h ef l o w Thet e s t swerec a r r i e do u tbymeanso ft h emethodsu s i n gt u f t s，t b巴tweent h r e ep a r a l l e la i r f o i l sandmeasuringp r e s s u r eont h es u f a c eo ft h ec e n t e ra i r f o i l 巴s t swerewid巴nedfromt h a to ft h ep r e c e d i n gr u n sa b o u tp i t c hc h o r dr a t i o，a r r 旦n 耳mg Thes c o p eo It h et a n耳l eo fc a s c a d巴 andmeana n g l eo fa t t a c k 巴t i c a lande x p e r i m e n t a ls t r e a ml i n e swerei l l u s t r a t e d，f o rexample，i n Thec o m p a r i s o n sbetweent h e o r 5巴v e r a lf i g u r e s;p i t c hc h o r dr a t i o= 1 .2 ，a r r a n g i n ga n g l eo fc a s c a d eニ 7 0，8 5and1 0 0d e g r e e i m e n t a ls t r e a ml i n e si nc a s c a d ef l o wmored e v i a t e dfromt h et h e o r e t i c a lo n e sbyc h a n g i n g Theexp巴r t a c kt h a nbyc h a n g i n ga r r a n g i n ga n g l eo fc a s c a d e meana n g l eo f丘t I.まえがき任意の形をした翼型からなる二次元直線翼列の研究は従来数多く行なわれており，その性能を理論的に計算する方法は大別して写像法と特呉点法とに分れる。またその計算結果は，翼面圧力分布，干渉係数などによって実視J I値と比較されているが，翼列全体の流れ模様について議論し比較検討しているものは数少し、。第 l報(1)においては，翼型をフーリェ級数で表示し，翼列の力学的特性を特異点法による清水の方法(1)て、算出しそれを基にして流線を求め，翼列内流れ模様を実測流線と対比する方法について述べ，一，二の例によりこの方法の布効性を論じた。本報告においては，その範囲を拡げ，種々の翼取付角，平均流入迎え角について計算と実測を行し、比較したので，その中の若干の例について報告する。 I I . 実験装置と実験方法実験装置(翼列風洞実験装置)の詳細については，第 1報を参照きれたい。本実験に使用した風洞は，最大吹出口面積 600X200mm の低速翼列風洞で，最大風速 4 0m/sを与えること本東京芝浦電気株式会社 ( 1 5 1 ) 6 8 4 奥田教海・束燦徹*一場久美ができる。壁面境界層の吸い出しは行って % 0.3 いないが，測定部では 500X160mmの範乱れ度。。 / 。で 0.25%であった。供試翼型は前報と同様，圧縮機用の R. A .F .6-E翼型で弦長 100mm，縦横比 2 である。翼型，実験方法の詳細は前報を参 τ 。 qrM の一様流中の乱れ度を示す。風速 40m/s r H A τ勺 n u 囲で一様流が得られている。図 lに測定部 0.1 。。 1 0 20 30 40m/s 風速照されたい。実験のレイノルズ数は，弦長，図-1 流入速度を基準として 2 .6X1 05である。翼性能は翼列の前方および、後方で流れを測定するピトートラパース法および翼列中央の翼の翼面圧力分布を測定する方法とにより求めた。また実測流線を求めるために必要な翼列内各格子点の速度の方向は，翼面に垂直に取付けた薄板の表面に c p 0.3m m ゾ ; 午ゴ x ~~.目 =0 h U∞ の鋼線を垂直に植え込み，鋼線の先に出来 β 翼取付角 t:ピッチるだけ細くした絹糸をつけ，その方向を写 l :翼弦長真撮影して求めた。 Wl:流入速度 W2 :流出速度 I I I . 翼列内流れの計算 W∞ W1と加 2 ベクトル平均図 -2 図 2のような無限翼列において翼そり線上 z Zj-nteβ J 二 (n=U， : tl ，士 2 ， ±∞) ) (1l の位置に，強さ q(Zj)十 i r ( Z j ) の吹出しならびにうずの特異点を考える。これによって翼そり線上の任意の点速度 W (Zi) Ziに誘導きれるはつぎのように表わされる。 W = U -lV 二 } 1({q(zJ十 ir(zj)}F(z)dzj 2 tJ ' " F(z) i eis c o t h( -i eisπ 二可企) ( 2 ) ( 3 ) そり線に関する流れの f 案件は，一様流れと式(2)による誘導速度の和が翼そり線に沿っ ( 1 5 2 ) 直線翼列内の流れとその流線追跡についてて流れなければならないということから， 6 8 5 第 2報うずおよび吹き出しに対し添字 κqを用いて (説=(V+Vri+Vq;)/(U" ， +Uri+Uqi) ∞ ， ( 4 ) である。基本翼型に関する保件は，一様流 U田中に置かれた厚き Ydなる翼型を考えると，吹き出した流体が翼内を流れるということから dv 1 玄q i二言了(U∞，+Uri+Uqi 出 ( 5 ) である。翼型が閉ち、た形をしているためには j !qjdz =0 ( 6 ) でなければ、ならないうずおよび吹き出しによって誘起きれる速度は，式(3)の実数部，虚数部を R，Iとするとき Uri~ ーがわ M 一会frrRdzj ( 7 ) 一会ん ( 8 ) Vyi= 二品 i.Rdzj U q i Vqi= である。これらの保件を式(4)に代入して， J 政うずおよび吹出しの分布を求める。それぞれを直接未知数として求める清水の方法でこれらを算出した。この計算は割合簡単なフ。ログラムで電子計算機を用いて求めることができる。 N. 翼列内流れの流線翼列内の任意の点 z= x十かにおける速度の方向 θ は，式 (7)， (8) より容易に求められる (1)。また実測の場合の速度の方向は絹糸の方向を写真撮影したものから求められる。したがって各格子点の速度の方向を求めることによって，丈献(4)の方法により理論，実測両流線を描くことができる。 V .結果図 3， 4および 5に節弦比 t /lニ1.2で，翼取付角 β=70 ，8 5，1 0 0，平均迎え角 α∞ニ O 。 0 のときの圧力分布の計算結果と実験値とを示す。実線が計算結果で 0 印が翼背面，・印が翼腹 /lニ1.2 ，β =6 0， α田ニ 5 。の場合を示す。図 7， 8および 9 面を示す実験{直である。図 6に t 0 は， t /l=1.2 ， βニ 7 0， 8 5， 1 0 0，α∞=0の場合の実測流線(破線)と計算により求めた理 0 0は論流線(実線)とを示す。図 1 0 t /l=1 .2 ，βニ 6 0， α∞=5の場合の流線を示す。てか βか 9 0。に近い，すなわち α∞ニ O。 0 0 くい違い角(翼列の法線と翼弦とのなす角)が小さ ( 153) 6 8 6 奥田教海・東候徹*・一場久美く低流入角の範間内では，増速翼亨I J，減速翼列に関係なく翼列内流れ模様全体は，計算結果と実測とはあまり差異がなく，ほぽ一致する。ただし， β が増加すれば、実測の圧力分布は計算結果と異ってくる傾向にある。。になると圧力分布，翼列 i I Lれとも，理論と実験とはかりの差が見られる。主しかし α∞ =5 としてその差は，流れの転向角の違いであり，翼列を通過する流体は理論流線ほど，翼列によって転向きせられていないことがわかる。図 1 0の範囲で測定すると理論流線の転向角は 205 " ，実測流線のそれは 1 9 . 0。である。 1 .0 LO モ l 手〈ト、「 2 1 云 d 0，5 0，5 1 .0 o. O .5 x / l 図 3 ( / /1=1.2，β=70・1 ∞ 4 0 ; 1 .0 む。」 χ / J 図 4( t ! l=1.2，β=85，α∞ 0 = 0・ ) =0 0 ) 1 .0 1 .0 同 nHlt 語、 WA H N 0.5 。 o10 1 .0 0.5 x / l 0.5 1 .0 図5 (1 / 1=1.2，β=100，α 0 ∞ 己 0・ ) ( 1 5 4 ) 図6 (川 x / l =1.2 ，β=60・ J ∞ 1 .0 = 5・ ) 直線翼亨J I内の流れとその流線追跡について三善一 6 8 7 第 2報一一一寸 . . c = t = = : 士コ三二E 4 一一、一一一一』ー一 . . . =. . i 一 - = 品品皐品Z 孟晶昌晶副~・~回目' 官官管官首占 ' ー一冨唱~ ~τ雪曹也事一一一ー一/ーヤ一一一二 =ユ=卓=が畠ユzユz畠=皐一一-=-= 下一一一一 L 5 ー-ニモー三二二一一ー一一一 I・由ーーーーー一ー一・膏・ー図7 (111=1 .2， β=70;a∞ =0') 』二 i 一二二二 ...L:::t一一三三一一一吉司 F 図8 (1 1 1=1.2，β=85;a∞ =0 0 ) 記豆ミこ二司 -- 4 手二云三ここここコ一 -叶副叶コゴぷ二士二二三一一一一一一一吋 L_一一一一一~ 図 9(I l t = 1ム β=100， a∞=0') 0 V I .む図1 0 (I l t =1.2， β=60' ， a∞ =5') すび特異点法である清水の方法て、直線翼列内の流れを計算し，実験値と比較したところ翼取付角 β=601 0 0 '，α∞ニ 0 'の範囲では， βによる差異はあまり大きくなし理論と実測の流れは 0 ほぼ一致した。平均迎え角 α ∞による理論と実 i~rj の差異は明らかに表れた。おわりに北海道大学大型電子計算機センターの各位，本学流体機械学，流体工学両講座の関係教職員各位ならびに当時実験に関与した学生諸君に深甚なる謝意を表する。 (昭和 5 0年 5月 2 0日受理) ( 15 5 ) 688 奥田教海・東{康徹$・一場久美文献 (1)堅固ほか:室蘭工業大学研究報告(理工編) 7 ， (3) 917 (1972) ，( 2 9 7 ) 983 ( 19 7 1 ) (2) 清水ほか.日本機械学会論文集， 37 7 ，( 3 0 2 )1 8 8 1( 1 9 7 1 ) (3) 生井ほか・日本機械学会論文集， 3 1 9 6 8 ) (4) 奥田:室蘭工業大学研究報告(理工編) 6， (2) 429 ( ( 156)