JP2003138987A

JP2003138987A - 曲がりダクト

Info

Publication number: JP2003138987A
Application number: JP2001333447A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Miyamoto; 佳幸宮本
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ウェイクによるダクトロスを抑制することが
できる曲がりダクトを提供する。【解決手段】ガスタービンエンジンにおける曲がりダ
クト１０において、流体の流れる方向に向けて流路面積
が大きくなる部分に断面視翼型の板状部材１６を配置
し、前記断面視翼型の板状部材１６が、全体をしてリン
グ状の形状を有し、ダクト内周壁とダクト外周壁との間
に設けられたストラットを介してダクト内に取り付けら
れ、ダクト内の圧力分布の偏りを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガスタービンエ
ンジンの曲がりダクトにおいて、ダクトロスを抑制する
曲がりダクトに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ガスタービンエンジン等に用
いられる曲がりダクトにおいて、外周側の流路面積が増
大している部分において、その前方に配置されたＯＧＶ
（アウトレットガイドヴェーン）の後方に発生するウェ
イク（流体の流れる途中に物体を置いた場合、その後方
に生じる流れ）が、ダクト外周側に集まることにより、
ダクトロスの増大を招いていた。しかし、この事実はあ
まり知られておらず、それ故、曲がりダクトのダクトロ
スについては、対策がとられていないのが現状である。

【０００３】ここで、従来の曲がりダクトについて、図
面を用いて説明を行う。図３は、ガスタービンエンジン
の概略を示した断面図である。ガスタービンエンジン１
は、エアの流れる方向に見て、外部のエアを取り込み圧
縮するファン２と、その後方に配置され、エアの流れを
分流する曲がりダクト３と、該曲がりダクト３のエアの
うち、内周方向に分流されたエアが流れ込むコア部４
と、該コア部４で発生した排気ガスを排出するノズル５
とによって大略構成されている。

【０００４】次に、図４は従来の曲がりダクト３の断面
図を示している。なお、図３と同じ構成要素については
同一の符号を付すものとする。曲がりダクト３は、エア
導入部６と、エア導入部６に設けられたＯＧＶ７と、内
周側への流れおよび外周側への流れにエアを分流する分
岐部８と、外周側のエア（矢印Ａ）を導くための任意の
曲率を持ったバイパス部９とによって構成されている。

【０００５】ファン２によって、エア導入部６に送り込
まれたエアは、エア導入部６に配置された固定翼である
ＯＧＶ７によって整流され、分岐部８において、内周側
に送り込まれるエア（矢印Ｂ）と外周側に送り込まれる
エア（矢印Ｃ）とに分流させられ、外周側に流れるエア
は、任意の曲率を持ったバイパス部９を通過し、後方へ
排出されることとなる。

【０００６】この際、バイパス部９において、曲がりダ
クト３が、外周側に膨らむ曲率を備えているため、その
曲率により、ダクト内において、外周側のエアの流速
が、内周側のエアの流速に比べて大きなものとなるた
め、外周側のエアの圧力は、内周側のエアの圧力に比べ
て小さなものとなる。

【０００７】また、曲がりダクト３が、分岐部８の後方
において径が増大する形状を備えるため、バイパス部９
のダクト面積もまた、その径が最大となる位置まで、後
方に向かって増大することとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の曲が
りダクト３では、エア導入部６に配置された固定翼であ
るＯＧＶ７の後方にウェイクが発生するが、これは即
ち、エア流れの速さ分布が発生することを意味してお
り、さらに、エアの静圧の分布が発生するということを
も意味している。したがって、上記のように、外周側の
エアの圧力が内周側の圧力に比べて小さいものとなって
いるため、ＯＧＶ７の後方のウェイクのうち、速度成分
が小さい部分が外周側に集まることとなり、ダクトロス
が増大するという問題があった。

【０００９】また、上記のように、曲がりダクト３の形
状が、流体の流れる方向に向かってバイパス部９のダク
ト面積が増大している形状となっているため、外周側に
集まったＯＧＶ７のウェイクが、ダクト面積の増加によ
ってさらに増大されることとなる。これによって、ウェ
イクによって生じるダクトロスが、さらに大きなものに
なるという問題があった。

【００１０】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、その目的は、ダクトロスを抑制すること
のできる曲がりダクトを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は以下の手段を提供している。請求項１
に係る発明は、ガスタービンエンジンにおける曲がりダ
クトにおいて、流体の流れる方向に向けて流路面積が大
きくなる部分に、断面視翼型状の板状部材を配置するこ
とを特徴とする。

【００１２】この発明に係る曲がりダクトにおいては、
ファンによって送り込まれたエアは、エア導入部に設置
されたＯＧＶによって整流され、分岐部において内周側
と外周側に分流させられるが、この時、ＯＧＶの後方に
発生するウェイクが、バイパス部において、外周側と内
周側の圧力差によって、外周側に集まってしまい、これ
と同時に、曲がりダクトのこの部分の面積増大により、
ウェイクが増大されていた。これらのウェイクを、断面
視翼形状の板状部材によって整流することによって、曲
がりダクト内の圧力不均一を抑えることが可能となる。
言い換えれば、曲がりダクト内の圧力分布を平滑なもの
にすることができので、曲がりダクトの圧力損失を抑制
することができ、効率を向上させることが可能となる。

【００１３】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
記載の曲がりダクトにおいて、前記断面視翼型状の板状
部材が、全体としてリング状の形状を有し、ダクト内周
壁とダクト外周壁との間に設けられたストラットを介し
て、ダクト内エア流路に取り付けられることを特徴とす
る。

【００１４】この発明に係る曲がりダクトにおいては、
内周側のダクト内周壁と外周側のダクト外周壁とを繋げ
るために設置されている既存のストラットを介して、全
体をしてリング形状を持ち、断面視翼形状の板状部材を
ダクト内に取り付けることができるため、必要な強度を
簡易な設計により得ることができるとともに、曲がりダ
クト内を流れるエアに対する抵抗の増大を最低限にとど
めて板状部材を配置することができる。したがって、曲
がりダクトの総合的な効率を向上させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、この発明の
一実施の形態について説明する。図１は、この発明を曲
がりダクトに適用した場合のものを示した概略図であ
る。図１に示す曲がりダクト１０は、全体をしてエアが
流れるための流路としての形状を有しており、その部分
により、エア導入部１１と、分岐部１２と、バイパス部
１３とに大別され、エア導入部１１に配置されたＯＧＶ
１４と、バイパス部１３の面積増大部１５に配置された
断面視翼形状のスプリッタ（板状部材）１６とを備えて
構成されている。

【００１６】図２は図１の曲がりダクト１０の要部を示
したＡ−Ａ断面図である。なお、図１と同じ構成要素に
ついては同一符号を付すものとする。図２に示した全体
をしてリング形状を持ち、断面視翼形状のスプリッタ１
６は、ダクト内のエア流路２０において、ダクト内周壁
２１とダクト外周壁２２とを繋ぐために配置されたスト
ラット２３にて支持される構造となっている。

【００１７】図１に戻り、曲がりダクト１０前方から、
ファン（図示せず）によってエア（矢印Ｂ）が送り込ま
れ、エア導入部１１に配置されたＯＧＶ１４によって整
流され、分岐部１２において内周側に流れるエア（矢印
Ｃ）と外周側に流れるエア（矢印Ｄ）とに分流される。
内周側に分流されたエア（矢印Ｃ）はコアへと送り込ま
れ、外周側に分流されたエア（矢印Ｄ）は外周側に膨ら
む曲率を持ったバイパス部１３を通過した後、後方から
排出される。

【００１８】このうち、外周側に分流されたエア（矢印
Ｄ）について、上述の通り、バイパス部１３が外周側に
膨らむ曲率を有しているため、ダクト内の外周側と内周
側において、エアの流速に差異が生じることとなる。す
なわち、外周側のエアの流速が、内周側のエアの流速と
比較して大きいものになり、このことは、外周側のエア
の圧力が、内周側のエアの圧力に比べて小さいものにな
るという、圧力分布の偏りが発生することを意味してい
る。

【００１９】これにより、エア導入部１１に配置された
ＯＧＶ１４の後方に発生するウェイクが、ダクト外周側
に集まることになり、さらにまた、バイパス部１３の入
り口から、その径が最大となる部分においては、ダクト
内面積が増大しているため、集まったウェイクがさらに
増大されることとなる。

【００２０】これに対して、面積増大部１５に、全体を
してリング形状を持ち、断面視翼形状のスプリッタ１６
を、ストラット２３を介して配置することにより、この
部分のダクト内を流れるエアを整流し、ウェイクの偏り
を抑制する。このことは、圧力分布の偏りを抑制するこ
とと同じ意味を持ち、曲がりダクト１０におけるダクト
ロスを減少させることが可能となる。ここで、スプリッ
タ１６の断面形状については、外周側と内周側ともに曲
線で構成されており、外周側の曲線部分が、内周側の曲
線部分よりも長い構成とされている。

【００２１】この実施の形態に係る曲がりダクト１０に
よれば、曲がりダクト１０の面積増大部１５に、曲がり
ダクト１０のダクト内周壁２１とダクト外周壁２２とを
繋ぐために配置されたストラット２３を介して、全体を
してリング形状を備え、断面視翼形状のスプリッタ１６
を配置するため、ＯＧＶ１４の後方に発生するウェイク
の偏りを整流して、ダクト内の圧力分布の偏りを抑制す
ることができる。したがって、曲がりダクト１０のダク
トロスを抑制することができ、効率を向上させることが
できる。

【００２２】また、既存のストラット２３に、全体をし
てリング形状を備え、断面視翼形状のスプリッタ１６を
取り付ける構造を有しているため、ダクト内を流れるエ
アに対する抵抗の増加を最低限度に抑えて必要な強度を
得られる。したがって、曲がりダクト１０の総合的なダ
クトロスを抑制し、その効率を向上させることができ
る。

【００２３】なお、上述した実施形態において示した各
構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発
明の趣旨から逸脱しない範囲において、設計要求等に基
づき種々変更可能である。この発明は、例えば以下のよ
うな変更をも含むものとする。

【００２４】全体をしてリング形状を備え、断面視翼形
状のスプリッタ１６については、その厚さ、長さ等の断
面形状、およびその取付角度等の設計要素を、ダクト内
を流れるエアに対する抵抗が大きくならない範囲で、設
計上必要なものに設定して良い。また、断面視翼形状の
スプリッタ１６は、リング状に連続していない、各個独
立した形状として配置されても良い。さらに、ストラッ
ト２３の形状、数については適宜設定して良い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、曲がりダクトに、断面視翼形状の板状部材
を配置することによって、ＯＧＶの後方に発生するウェ
イクを整流し、ダクト内の圧力不均一を抑制することが
可能となる。したがって、曲がりダクトのダクトロスを
抑制することができ、効率を向上させることができる。

【００２６】また、請求項２に係る発明によれば、曲が
りダクトに、全体をしてリング形状を備え、断面視翼形
状の板状部材を配置する際、既存のストラットに取り付
けることにより、ダクト内のエア流れに対して最小限の
抵抗の増加で、板状部材を配置することができる。した
がって、総合的な曲がりダクトの効率を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る曲がりダクトの
断面図である。

【図２】図１における曲がりダクトの要部を示したＡ
−Ａ断面図である。

【図３】従来のガスタービンエンジンを示す断面図で
ある。

【図４】従来の曲がりダクトを示す断面図である。

【符号の説明】

１０曲がりダクト１５面積増大部（流路面積が大きくなる部分）１６スプリッタ（板状部材）２０エア流路２１ダクト内周壁２２ダクト外周壁２３ストラット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスタービンエンジンにおける曲がりダ
クトにおいて、流体の流れる方向に向けて流路面積が大きくなる部分
に、断面視翼型状の板状部材を配置することを特徴とす
る曲がりダクト。
【請求項２】請求項１に記載の曲がりダクトにおい
て、前記断面視翼型状の板状部材が、全体としてリング状の
形状を有し、ダクト内周壁とダクト外周壁との間に設け
られたストラットを介して、ダクト内エア流路に取り付
けられることを特徴とする曲がりダクト。