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a 画
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0 Op.250.500.751.000.250.500.75 x.o
器ス避 蹴
匹 ノ 匹
(b) 図5.8(a),(b)速 度 ベ ク ト ル
一93一
0.25で 前 縁 位 置 がA〜A断 面 上 に あ る場 合 の 凸 壁 面 側 の 圧 力 の 低 下 が 他 の 場 合 と 比 べ て か な り少 な い こ と を 述 べ た が,こ れ は,図5,8(a),(b}の 速 度 ベ ク トル か らわ か る よ う に,一 般 に,曲 が りデ ィ フ ユ ー ザ に 流 入 す る流 れ は 凸 壁 面 側 入 口 直 後 の 圧 力 が 低 くな る た め に,入 口前 方 に お い て す で に 凸 壁 面 側 に 偏 ろ う とす る速 度 成 分 を 持 つ の で あ る が,こ の 場 合 は,案 内 羽 根 そ う入 位 置 が 凸 壁 面 側 に あ り,
しか も,前 縁 位 置 がii断 面 上 に あ る場 合 と比 べ て 上 流 側 に あ る た あ に,凸 壁 面 側 に 向 か お う と す る 流 れ が 妨 げ ら れ,そ の 結 果,そ の 間 を 流 れ る 流 量 が 増 加 せ ず,し た が って,速 度 も増 大 せ ず,圧 力 が 他 の 場 合 と比 べ て 高 い 値 を 示 した もの
と考 え られ る.
図5.9に は,案 内 羽 根 を 凹 壁 面 側 に 近 いbn/B,=0.75の 位 置 に そ う入 した と き の 前 縁 位 置 の 違 い に よ る 壁 面 圧 力 分 布 を 示 し,案 内 羽 根 な しの 場 合 の 圧 力 分 布 も併 せ て 示 して い る.
ま た,図5.ユ0(a),(b)お よ び 図5.11(a),(b)に は そ れ ぞ れ 速 度 お よ び 速 度 ベ ク トル の 分 布 を 示 して い る.
図5.9の 凹 壁 面 の 圧 力 分 布 は,案 内 羽 根 の 前 縁 位 置 がA‑AとB‑B断 面 上 と も に デ ィ フ ユ ー ザ 入 口 直 後 で 圧 力 の 急 低 下 を 示 し,そ の 後,急 上 昇 した 後Z/L=
0.25付 近 よ り 出 口 に 向 か って 緩 や か な 圧 力 上 昇 を 示 して い る.こ の 圧 力 の 急 低 下 は,図5.11(a},(b)の 速 度 ベ ク トル か ら も わ か る よ う に,凹 壁 面 近 く に そ う 入 さ れ た 案 内 羽 根 の 前 縁 に 正 の 迎 え 角 で 流 れ が 衝 突 し,そ の 結 果,案 内 羽 根 の 背 面 に は く離 が 生 じ,羽 根 背 面 と 凹
壁 面 との 間 の 流 路 幅 が 狭 ま り流 速 が 増 大 し た こ と が そ の 原 因 で あ り,案 内 羽 根 前 縁 の 位 置 が デ ィ フ ユ ー ザ 入 口 部 のA‑A断 面 上,す な わ ち,上 流 側 に あ る 方 が デ ィ フ ユ ー ザ の 上 流 側 で 圧 力 の 最 低 値 を 示 して い る.
ま た,案 内 羽 根 前 縁 位 置 がA‑A 断 面 上 に あ る方 が 低 い 値 を 示 して
い る.こ れ は,A‑A断 面 の 方 が 図5.9壁 面 圧 力 分 布
一94一
凹 壁 面 と 案 内 羽 根 間 の 流 路 断 面 積 が 小 さ く,速 度 が 大 き くな る た め で あ り,図 5.10(a)の 凹 壁 面 側 の 速 度 が 図5.10(b)の もの よ り 大 き い こ と か ら理 解 す る こ
と が で き る.
つ ぎ に,凸 壁 面 側 の 圧 力 分 布 か らは,い ず れ も は く離 領 域 が 見 られ, と く に,案 内 羽 根 な し と 前 縁 位 置 がB‑B断 面 上 に あ る場 合 の は く 離 開 始 点 が,A‑A断 面 上 に あ る もの と比 べ て,か な り上 流 側 に あ る こ とが わ か る.
な お,デ ィ フ ユ ー ザ 出 口 部 に お け る は く離 の 程 度 は 図5.10(a),
(b)の 速 度 分 布 お よ び(a)(b)
図5.11(a),(b)の 速 度 図5.10(a),(b)速 度 分 布
幽 , 一
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(b) 図5.11(a),(b)速 度 ベ ク ト ル
一一95
ベ ク トル の 分 布 か ら知 る こ とが で き,凸 壁 面 側 の み で な く案 内 羽 根 背 面 に も い く ぶ ん は く離 が 生 じて い る こ とが わ か る.
た だ,出 口 の 速 度 分 布 お よ び 速 度 ベ ク トル の 分 布 につ い て,案 内 羽 根 前 縁 の 位 置 がA‑A断 面 上 とB‑B断 面 上 の もの と を 比 較 した と き,ほ と ん ど 差 異 は 見 ら れ な い.
しか し,図5.1ユ(a)と(b)の 案 内 羽 根 入 口 で の 速 度 ベ ク トル を 比 較 した 場 合,前 縁 位 置 がA‑A断 面 上 に あ る方 の 速 度 ベ ク トル は,案 内 羽 根 腹 面 側 で は比 較 的 腹 面 に 沿 っ て い る の に 対 して,B‑B断 面 上 に あ る 方 は,前 縁 位 置 が 入 口部 よ り下 流 に あ る た あ に,案 内 羽 根 を 境 と して 流 れ が 振 り分 け られ,凸 壁 面 側 に 向 か う速 度 ベ ク トル が 見 られ る.
した が って,こ の 場 合 は 案 内 羽 根 腹 面 側 に も流 れ の は く離 が 生 じ,デ ィ フ ユ ー ザ 出 口 で は 消 滅 す る も の の 損 失 が 増 大 し,結 果 と して,前 縁 位 置 がB‑B断 面 上 に あ る方 の デ ィ フ ユ ー ザ 効 率 が 低 い 値 を 示 す こ と に な る.
5.4.2デ イ フ ユ ー ザ 効 率
図5.12は,デ ィ フ ユ ー ザ 入 口 直 管 部 の 速 度 分 布 が 一 様 流 れ の 場 合 に つ い て,案 内 羽 根 の 前 縁 位 置 を 変 え た と き の 案 内 羽 根 そ う入 位 置bn/B,の 変 化 に 対 す る デ ィ フ ユ ー ザ 効 率 を 示 した もの で あ る.
図 に お い て,案 内 羽 根 そ う入 位 置 が 効 率 に 及 ぼ す 影 響 は,デ ィ フ ユ ー ザ 内 に 案 内 羽 根 を そ う入 す る こ と に よ っ て,案 内 羽 根 を そ う入 し な い と き よ り も高 い 効 率 が 得 ら れ,案 内 羽 根 の 前 縁 位 置 がA‑A 断 面 上 に あ る場 合 は,そ う 入 位 置
がbn/B,=0.1875〜0.5の 比 図5.12デ ィ フ ユ ー ザ 効 率
一96一
較 的 広 い 範 囲,ii断 面 上 に あ る 場 合 は,bn/IBI=0.25〜0.375の 範 囲 内 に あ る と き に か な り高 い 効 率 が 得 られ る こ と が わ か る.
ま た,案 内 羽 根 前 縁 位 置 の 違 い が 効 率 に 及 ぼ す 影 響 は,案 内 羽 根 の 前 縁 位 置 が A‑A断 面 上,す な わ ち,デ ィ フ ユ ーザ 入 口 部 に あ る方 が そ れ よ り 下 流 側 に あ る B‑B断 面 上 の 場 合 よ り も,全 て の 案 内 羽 根 そ う 入 位 置 に お い て,高 い 効 率 を 示 し,こ れ らは,先 に 述 べ た 壁 面 圧 力 分 布,速 度 分 布 お よ び 速 度 ベ ク トル の 分 布 か ら理 解 す る こ とが で き る.
5.5結 言
対 数 ら線 形 状 を も ち,中 心 線 長 さ が400mmの 二 次 元 曲 が り デ ィ フ ユ ー・ザ の 入 口 直 管 部 の 速 度 分 布 が 一 様 な 流 れ の 場 合,案 内 羽 根 の そ う入 位 置 お よ び 前 縁 位 置 を 種 々 変 え た もの に つ い て,そ れ らの 違 い が デ ィ フ ユ ー ザ 性 能 に 及 ぼ す 影 響 を よ り明 らか に す る た め に,本 章 に お い て は,従 来 の デ ィ フ ユー ザ 凹,凸 壁 面 の 圧 力 分 布 の 測 定 の ほ か,速 度 お よ び 速 度 ベ ク トル の 分 布 の 測 定 を 行 っ た.こ れ らよ り 得 られ た 結 果 を 要 約 す る とっ ぎ の と お りで あ る.
(1)デ ィ フ ユ ー ザ 入 口 近 傍 の 流 れ は す で に 曲 が り の 影 響 を 受 け て い る た あ に, 案 内 羽 根 前 縁 位 置 の 違 い が デ ィ フ ユ ー ザ 凹,凸 壁 面 の 圧 力 分 布,速 度 お よ び 速 度 ベ ク トル の 分 布 に 影 響 を 及 ぼ す.こ れ は 案 内 羽 根 そ う入 位 置 が 凸 壁 面 側 に あ るか 凹 壁 面 側 に あ るか に よ って 異 な る が,い ず れ の そ う入 位 置 に お い て も,案 内 羽 根 前 縁 位 置 が 上 流 側,す な わ ち,デ ィ フ ユ ー ザ 入 口 部 に あ る方 が は く離 領 域 が 少 な
く,良 好 な 圧 力 回 復 が 得 られ,し た が っ て,高 い デ ィ フ ユー ザ 効 率 を 示 す.
(2)案 内 羽 根 の そ う入 位 置bn/B,の 変 化 に対 す る デ ィフ ユ ー ザ 効 率 の 曲 線 は, 案 内 羽 根 の 前 縁 位 置 に よ って 異 な り,案 内 羽 根 前 縁 位 置 が デ ィ フ ユ ー ザ 入 口 部 上 流 側 に あ る場 合 はbn/Bl=0.1875〜0.5の 比 較 的 広 い 範 囲 で,ま た,そ れ よ り 下 流 側 に15.4° 傾 け た 位 置 に あ る 場 合 は,bn/.B,=0.25〜0.375の 範 囲 で か な
り高 い デ ィ フ ユ ー ザ 効 率 を 示 す.
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