JP2003314368A - ガスタービン用のローブミキサ - Google Patents
ガスタービン用のローブミキサInfo
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- JP2003314368A JP2003314368A JP2002123604A JP2002123604A JP2003314368A JP 2003314368 A JP2003314368 A JP 2003314368A JP 2002123604 A JP2002123604 A JP 2002123604A JP 2002123604 A JP2002123604 A JP 2002123604A JP 2003314368 A JP2003314368 A JP 2003314368A
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- lobe
- lobe mixer
- mixer
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
- F02K1/46—Nozzles having means for adding air to the jet or for augmenting the mixing region between the jet and the ambient air, e.g. for silencing
- F02K1/48—Corrugated nozzles
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 流体のエネルギ損失が少なく、ローブ部の変
形の発生や共振現象も回避可能な補強材を用いたガスタ
ービン用のローブミキサを提供する。 【解決手段】 径方向内周側を高速で流れる主流（２）
と径方向外周側を低速で流れる二次流（４）とを混合す
るガスタービン用のローブミキサ（１０）であって、主
流が流れる主流流路部（１２ａ）と二次流が流れる二次
流流路部（１２ｂ）が周方向に交互に連続して円形をな
し、主流流路部の外周と台座部とは流線形の補強材（１
４）によって連結されている。
形の発生や共振現象も回避可能な補強材を用いたガスタ
ービン用のローブミキサを提供する。 【解決手段】 径方向内周側を高速で流れる主流（２）
と径方向外周側を低速で流れる二次流（４）とを混合す
るガスタービン用のローブミキサ（１０）であって、主
流が流れる主流流路部（１２ａ）と二次流が流れる二次
流流路部（１２ｂ）が周方向に交互に連続して円形をな
し、主流流路部の外周と台座部とは流線形の補強材（１
４）によって連結されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジェット航空機等
のガスタービンに使用される排気ジェット騒音の低減を
目的として用いられるガスタービン用のローブミキサに
関する。
のガスタービンに使用される排気ジェット騒音の低減を
目的として用いられるガスタービン用のローブミキサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】ジェット航空機等のガスタービンエンジ
ンが発生する騒音は重大な環境問題であり、その低減が
切に望まれている。排気ジェット騒音は、エンジンの排
気と外部空気との速度差によって生じる乱流や衝撃波お
よびそれらの干渉が主な発生原因となっている。
ンが発生する騒音は重大な環境問題であり、その低減が
切に望まれている。排気ジェット騒音は、エンジンの排
気と外部空気との速度差によって生じる乱流や衝撃波お
よびそれらの干渉が主な発生原因となっている。
【０００３】基本的に排気ジェットによる騒音の音響出
力は、ジェット速度［m/s］の８乗に比例するため、ジ
ェット速度が大きくなるにつれて騒音が急激に大きくな
る。そのため低バイパス比のガスタービンエンジンで
は、推力を生成する排気ジェットの発生する騒音が最も
大きい騒音源であり、高バイパス比のターボファンエン
ジンでもファンの発生する騒音に次いで大きなものとな
っている。
力は、ジェット速度［m/s］の８乗に比例するため、ジ
ェット速度が大きくなるにつれて騒音が急激に大きくな
る。そのため低バイパス比のガスタービンエンジンで
は、推力を生成する排気ジェットの発生する騒音が最も
大きい騒音源であり、高バイパス比のターボファンエン
ジンでもファンの発生する騒音に次いで大きなものとな
っている。
【０００４】飛行時には排気ジェットと外部空気との速
度差が減じることなどにより全音響出力は低下するが、
各方向の低下量は一様ではなく、排気軸方向では大きく
低減する一方、前方に行くに従い低下量は少なくなる。
ジェット騒音を減じる方法としては、ある程度のスラス
ト（推力）を犠牲にした分割ノズルや固体壁を用いる方
法や高温ガスでジェットをシールドする方法なども考え
られるが、最も効果があるのは排気ジェットの速度を減
じる方法である。
度差が減じることなどにより全音響出力は低下するが、
各方向の低下量は一様ではなく、排気軸方向では大きく
低減する一方、前方に行くに従い低下量は少なくなる。
ジェット騒音を減じる方法としては、ある程度のスラス
ト（推力）を犠牲にした分割ノズルや固体壁を用いる方
法や高温ガスでジェットをシールドする方法なども考え
られるが、最も効果があるのは排気ジェットの速度を減
じる方法である。
【０００５】そこでガスタービンなどでは、主流と二次
流とを混合することによって主流速度を減じ、排気ノズ
ルから噴射される排気ジェットの速度分布を全体として
均一化することで排気ジェット騒音の低減を図るローブ
ミキサ（混合器）を装備することが多い。
流とを混合することによって主流速度を減じ、排気ノズ
ルから噴射される排気ジェットの速度分布を全体として
均一化することで排気ジェット騒音の低減を図るローブ
ミキサ（混合器）を装備することが多い。
【０００６】図４にターボファンエンジンのコア流（主
流）とバイパス流（二次流）との混合を促進するために
従来から用いられているローブミキサの具体的な形状を
示した。このローブミキサ２０は、横断面が波形形状の
薄板材からなるローブ部６とローブ部の上流端を支持す
る台座部８とを備えている。またローブ部６は、コア流
を周方向外側へ導く下流側の径が漸増する主流流路部と
なる複数の拡径部１２ａと、バイパス流を周方向内側へ
導く下流側の径が漸減する二次流流路部となる複数の縮
径部１２ｂとを有し、かつ、拡径部および縮径部が交互
に連続して現れて円形に形成されている。このローブミ
キサはタービン下流側のコア流とバイパス流との合流箇
所に配置され、その下流の循環域においてバイパス流と
コア流とを攪拌・混合し、コア流のジェット速度を減じ
て騒音の低減を図るようになっている。
流）とバイパス流（二次流）との混合を促進するために
従来から用いられているローブミキサの具体的な形状を
示した。このローブミキサ２０は、横断面が波形形状の
薄板材からなるローブ部６とローブ部の上流端を支持す
る台座部８とを備えている。またローブ部６は、コア流
を周方向外側へ導く下流側の径が漸増する主流流路部と
なる複数の拡径部１２ａと、バイパス流を周方向内側へ
導く下流側の径が漸減する二次流流路部となる複数の縮
径部１２ｂとを有し、かつ、拡径部および縮径部が交互
に連続して現れて円形に形成されている。このローブミ
キサはタービン下流側のコア流とバイパス流との合流箇
所に配置され、その下流の循環域においてバイパス流と
コア流とを攪拌・混合し、コア流のジェット速度を減じ
て騒音の低減を図るようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したローブミキサ
は、軽量化の目的から薄板材によって構成されているた
め、ローブ部に変形を生じやすいといった問題があっ
た。すなわち、ローブ部には、熱膨張や温度分布の径方
向不均一に起因する熱応力や、コア流とバイパス流との
差圧が作用するため変形を生じやすかった。さらにロー
ブ部はその形状から共振などの振動を伴いやすいといっ
た問題があった。これらの変形や振動の問題を解決すべ
く近年では、縮径部の内周端を連結する円環や、隣接す
る拡径部を連結するストラットなどの補強材を取り付け
た補強構造を有するローブミキサも発案されている。
は、軽量化の目的から薄板材によって構成されているた
め、ローブ部に変形を生じやすいといった問題があっ
た。すなわち、ローブ部には、熱膨張や温度分布の径方
向不均一に起因する熱応力や、コア流とバイパス流との
差圧が作用するため変形を生じやすかった。さらにロー
ブ部はその形状から共振などの振動を伴いやすいといっ
た問題があった。これらの変形や振動の問題を解決すべ
く近年では、縮径部の内周端を連結する円環や、隣接す
る拡径部を連結するストラットなどの補強材を取り付け
た補強構造を有するローブミキサも発案されている。
【０００８】しかしながらこのような円環やストラット
を用いた補強構造は、ローブ部の変形を防止する上では
有効なものの、補強材がガス流を乱す結果エネルギの損
失を招き、また、ローブミキサの騒音低減効果を低下さ
せていた。さらに従来の補強構造では、ローブ部の温度
分布の径方向不均一を解消することはできず、高い熱応
力が未だにローブ部及び補強材に作用するといった問題
があった。
を用いた補強構造は、ローブ部の変形を防止する上では
有効なものの、補強材がガス流を乱す結果エネルギの損
失を招き、また、ローブミキサの騒音低減効果を低下さ
せていた。さらに従来の補強構造では、ローブ部の温度
分布の径方向不均一を解消することはできず、高い熱応
力が未だにローブ部及び補強材に作用するといった問題
があった。
【０００９】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、流体
のエネルギ損失が少なく、ローブ部の変形の発生や共振
現象も回避可能な補強材を用いたガスタービン用のロー
ブミキサを提供することにある。
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、流体
のエネルギ損失が少なく、ローブ部の変形の発生や共振
現象も回避可能な補強材を用いたガスタービン用のロー
ブミキサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、径方向
内側を高速で流れる主流（２）と径方向外側を低速で流
れる二次流（４）とを混合して排気ジェット騒音の低減
を図るためのガスタービン用のローブミキサであって、
該ローブミキサ（１０）は、横断面が波形形状のローブ
部（６）と、該ローブ部の上流端を支持する台座部
（８）と、を備え、主流が流れる主流流路部（１２ａ）
と二次流が流れる二次流流路部（１２ｂ）が周方向に交
互に連続して円形をなし、主流流路部の外周と前記台座
部とを連結する流線形の補強材（１４）が設けられてい
る、ことを特徴とするガスタービン用のローブミキサが
提供される。なお、主流流路部とはローブ部の内周側に
位置する空間を指し、二次流流路部とはローブ部の外周
側に位置する空間を指すものである。
内側を高速で流れる主流（２）と径方向外側を低速で流
れる二次流（４）とを混合して排気ジェット騒音の低減
を図るためのガスタービン用のローブミキサであって、
該ローブミキサ（１０）は、横断面が波形形状のローブ
部（６）と、該ローブ部の上流端を支持する台座部
（８）と、を備え、主流が流れる主流流路部（１２ａ）
と二次流が流れる二次流流路部（１２ｂ）が周方向に交
互に連続して円形をなし、主流流路部の外周と前記台座
部とを連結する流線形の補強材（１４）が設けられてい
る、ことを特徴とするガスタービン用のローブミキサが
提供される。なお、主流流路部とはローブ部の内周側に
位置する空間を指し、二次流流路部とはローブ部の外周
側に位置する空間を指すものである。
【００１１】また好ましい形態でのローブミキサのロー
ブ部は、主流を径方向外側へ導く下流側の径が漸増する
複数の拡径部と二次流を径方向内側へ導く下流側の径が
漸減する複数の縮径部とからなり、かつ、この拡径部お
よび縮径部は周方向に交互に連続してあらわれて円形を
なしている。
ブ部は、主流を径方向外側へ導く下流側の径が漸増する
複数の拡径部と二次流を径方向内側へ導く下流側の径が
漸減する複数の縮径部とからなり、かつ、この拡径部お
よび縮径部は周方向に交互に連続してあらわれて円形を
なしている。
【００１２】上記構成のローブミキサによれば、拡径部
の勾配に沿って径方向外側へ噴射される主流と縮径部の
勾配に沿って径方向内側へ噴出される二次流とが混合さ
れる結果、主流の速度が減じて排気ジェット騒音の低減
が図られる。また、主流に対して速度の遅い二次流側に
流線型の補強材を設けることで、薄板状のローブ部の剛
性を高めてその変形を防止し、従来の円環やストラット
を用いた補強構造と比して、ガス流に生じる乱れを減少
させてエネルギの損失や騒音低減効果の低下を最小限に
抑えることができる。さらに、補強材を設けることでロ
ーブ部の共振振動が発生する固有振動数領域を回避する
ことが可能となるため、共振現象によるローブミキサの
破損なども防止することができる。
の勾配に沿って径方向外側へ噴射される主流と縮径部の
勾配に沿って径方向内側へ噴出される二次流とが混合さ
れる結果、主流の速度が減じて排気ジェット騒音の低減
が図られる。また、主流に対して速度の遅い二次流側に
流線型の補強材を設けることで、薄板状のローブ部の剛
性を高めてその変形を防止し、従来の円環やストラット
を用いた補強構造と比して、ガス流に生じる乱れを減少
させてエネルギの損失や騒音低減効果の低下を最小限に
抑えることができる。さらに、補強材を設けることでロ
ーブ部の共振振動が発生する固有振動数領域を回避する
ことが可能となるため、共振現象によるローブミキサの
破損なども防止することができる。
【００１３】ここで本発明のガスタービン用のローブミ
キサは、タービンの出口下流側に配置され、コア流
（高速、高圧）とバイパス流（中低速、中圧）とを混合
するもの、排気ノズル内部に配置され、コア流とバイ
パス流との混合流（高中速、高中圧）と大気中から排気
ノズル内部に取り入れた外気流（低速、低圧）とを混合
するもの、排気ノズル内部に配置され、圧縮機、燃焼
器およびタービンを通る燃焼ガス流（高速、高圧）と大
気中から排気ノズル内部に取り入れた外気流（低速、低
圧）とを混合するもの、のいずれとしても用いることが
できる。
キサは、タービンの出口下流側に配置され、コア流
（高速、高圧）とバイパス流（中低速、中圧）とを混合
するもの、排気ノズル内部に配置され、コア流とバイ
パス流との混合流（高中速、高中圧）と大気中から排気
ノズル内部に取り入れた外気流（低速、低圧）とを混合
するもの、排気ノズル内部に配置され、圧縮機、燃焼
器およびタービンを通る燃焼ガス流（高速、高圧）と大
気中から排気ノズル内部に取り入れた外気流（低速、低
圧）とを混合するもの、のいずれとしても用いることが
できる。
【００１４】ここで特に径方向内周側を流れる主流と径
方向外周側を流れる二次流との差圧が大きい場合、すな
わち上記の場合には、その差圧によって拡径部には
径方向外側に拡大させようとする大きな力が作用する。
そのため、補強材により拡径部を支持・補強すること
は、拡径部の変形を効果的に防止する上で非常に有用で
ある。
方向外周側を流れる二次流との差圧が大きい場合、すな
わち上記の場合には、その差圧によって拡径部には
径方向外側に拡大させようとする大きな力が作用する。
そのため、補強材により拡径部を支持・補強すること
は、拡径部の変形を効果的に防止する上で非常に有用で
ある。
【００１５】本発明の好ましい実施例によれば、前記補
強材（１４）は、前記主流流路部（１２ａ）の外周端を
覆う成形板（１８）からなり、前記二次流（４）は、該
成形板の表面に沿って滑らかに流れるものとする。
強材（１４）は、前記主流流路部（１２ａ）の外周端を
覆う成形板（１８）からなり、前記二次流（４）は、該
成形板の表面に沿って滑らかに流れるものとする。
【００１６】成形板によって主流流路部の外周端を覆っ
た状態でこれを支持することにより、高温の主流はロー
ブ部内周側を流れ、低温の二次流は成形板の外周側を流
れるため、従来のローブミキサで問題となっていたロー
ブ部の内外周側の温度差による熱応力を低減することが
できる。
た状態でこれを支持することにより、高温の主流はロー
ブ部内周側を流れ、低温の二次流は成形板の外周側を流
れるため、従来のローブミキサで問題となっていたロー
ブ部の内外周側の温度差による熱応力を低減することが
できる。
【００１７】また例えば、下流側の径が漸増する主流流
路部の外周に上流側から下流側に向かって中心軸方向に
向かう勾配を有する成形板を取り付けると、主流流路部
と成形板との間には空気層が形成されるため、この空気
層によってローブ部の温度分布をより一層均一化するこ
とができる。さらに、成形板により二次流はこの勾配に
沿って中心軸方向に滑らかに導かれることで整流され
る。
路部の外周に上流側から下流側に向かって中心軸方向に
向かう勾配を有する成形板を取り付けると、主流流路部
と成形板との間には空気層が形成されるため、この空気
層によってローブ部の温度分布をより一層均一化するこ
とができる。さらに、成形板により二次流はこの勾配に
沿って中心軸方向に滑らかに導かれることで整流され
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例を
図面を参照して説明する。なお、各図において共通する
部分には同一の符号を付して使用する。
図面を参照して説明する。なお、各図において共通する
部分には同一の符号を付して使用する。
【００１９】図１は第１実施例のガスタービンの縦断面
図である。このガスタービン１は、空気を取り入れるフ
ァン２２、取り入れた空気を圧縮する圧縮機２３、圧縮
した空気により燃料を燃焼させる燃焼器２４、燃焼器の
燃焼ガスによりファン２２および圧縮機２３を駆動する
タービン２５、排気ノズル２６、等を備えている。
図である。このガスタービン１は、空気を取り入れるフ
ァン２２、取り入れた空気を圧縮する圧縮機２３、圧縮
した空気により燃料を燃焼させる燃焼器２４、燃焼器の
燃焼ガスによりファン２２および圧縮機２３を駆動する
タービン２５、排気ノズル２６、等を備えている。
【００２０】またガスタービンの内部は、径方向内側に
コア流が、径方向外周側にバイパス流が流れるように、
コア流とバイパス流の間が第１円筒状隔壁２７により仕
切られている。
コア流が、径方向外周側にバイパス流が流れるように、
コア流とバイパス流の間が第１円筒状隔壁２７により仕
切られている。
【００２１】ファン２２によりガスタービン１の内部に
取り入れられた空気は、圧縮機２３、燃焼器２４及びタ
ービン２５を通るコア流２ａと、これらをバイパスする
バイパス流４ａとに分岐される。コア流２ａは燃料と混
合され燃焼器２４で燃焼されて高圧の燃焼ガスとなって
下流側のタービン２５を駆動し、その後タービンの出口
下流に位置する第１円筒状隔壁２７の下流端に設けられ
たローブミキサ１０（以下「第１ローブミキサ１０ａ」
と呼ぶ。）においてバイパス流４ａと合流する。
取り入れられた空気は、圧縮機２３、燃焼器２４及びタ
ービン２５を通るコア流２ａと、これらをバイパスする
バイパス流４ａとに分岐される。コア流２ａは燃料と混
合され燃焼器２４で燃焼されて高圧の燃焼ガスとなって
下流側のタービン２５を駆動し、その後タービンの出口
下流に位置する第１円筒状隔壁２７の下流端に設けられ
たローブミキサ１０（以下「第１ローブミキサ１０ａ」
と呼ぶ。）においてバイパス流４ａと合流する。
【００２２】図２に第１ローブミキサの製作段階におけ
る斜視図を示した。この第１ローブミキサ１０ａは、横
断面が波形形状の薄板材からなるローブ部６と、ローブ
部６の上流端を支持し第１円筒状隔壁２７（図１参照）
に連結する台座部８等から構成されている。ローブ部６
は、下流側の径が漸増する複数の拡径部１２ａ（主流流
路部）と、下流側の径が漸減する複数の縮径部１２ｂ
（二次流流路部）とからなり、拡径部１２ａおよび縮径
部１２ｂは周方向に交互に連続して現れて円形をなして
いる。
る斜視図を示した。この第１ローブミキサ１０ａは、横
断面が波形形状の薄板材からなるローブ部６と、ローブ
部６の上流端を支持し第１円筒状隔壁２７（図１参照）
に連結する台座部８等から構成されている。ローブ部６
は、下流側の径が漸増する複数の拡径部１２ａ（主流流
路部）と、下流側の径が漸減する複数の縮径部１２ｂ
（二次流流路部）とからなり、拡径部１２ａおよび縮径
部１２ｂは周方向に交互に連続して現れて円形をなして
いる。
【００２３】かかる構成は従来のローブミキサと同様で
あり、拡径部１２ａと縮径部１２ｂによりコア流２ａと
バイパス流４ａとを周方向に交互に噴出して混合するこ
とで、主流速度の低下による排気ジェット騒音の低減が
図られる。
あり、拡径部１２ａと縮径部１２ｂによりコア流２ａと
バイパス流４ａとを周方向に交互に噴出して混合するこ
とで、主流速度の低下による排気ジェット騒音の低減が
図られる。
【００２４】またこの第１ローブミキサ１０ａには、拡
径部１２ａの外周端を覆い、拡径部と台座部８とを連結
する成形板１８が補強材として取り付けられる。なおこ
の図はローブミキサの製作段階を表しており、最終的に
はすべての拡径部１２ａの外周端に成形板１８が取り付
けられる。
径部１２ａの外周端を覆い、拡径部と台座部８とを連結
する成形板１８が補強材として取り付けられる。なおこ
の図はローブミキサの製作段階を表しており、最終的に
はすべての拡径部１２ａの外周端に成形板１８が取り付
けられる。
【００２５】成形板１８は、例えば溶接、ロウ付け、イ
ンローなどの方法によって拡径部１２ａの外周端にしっ
かりと取り付けられ、薄板状のローブ部の剛性を高めて
その変形を防止する。また成形板１８は、その肉厚や大
きさ等を適切に選択することでローブ部の固有振動数を
変化させて、ガスタービン運転中の共振現象の発生を回
避することができる。
ンローなどの方法によって拡径部１２ａの外周端にしっ
かりと取り付けられ、薄板状のローブ部の剛性を高めて
その変形を防止する。また成形板１８は、その肉厚や大
きさ等を適切に選択することでローブ部の固有振動数を
変化させて、ガスタービン運転中の共振現象の発生を回
避することができる。
【００２６】なおこの成形板１８は、バイパス流４ａ側
に設けられ、かつ、曲面板によって流線形に成形されて
いることから、流体に与える影響が非常に小さく、流体
のエネルギ損失や騒音低減効果の低下も非常に少ない。
に設けられ、かつ、曲面板によって流線形に成形されて
いることから、流体に与える影響が非常に小さく、流体
のエネルギ損失や騒音低減効果の低下も非常に少ない。
【００２７】すなわちバイパス流はコア流に比べて速度
が遅いため、バイパス流４ａ側に設けられた成形板１８
は、従来の高速に流れるコア流中に露出したリングによ
る補強構造に比べて流体に与える影響が少ない。またこ
の成形板は、隣接するローブを単に連結するストラット
による補強構造のごとくガス流中に突出するものでもな
いため、ガス流にほとんど影響を与えることもない。
が遅いため、バイパス流４ａ側に設けられた成形板１８
は、従来の高速に流れるコア流中に露出したリングによ
る補強構造に比べて流体に与える影響が少ない。またこ
の成形板は、隣接するローブを単に連結するストラット
による補強構造のごとくガス流中に突出するものでもな
いため、ガス流にほとんど影響を与えることもない。
【００２８】図３に第２実施例のガスタービンのタービ
ン後方部分の縦断面図を示す。この図においてタービン
の前方部分は図１に示したガスタービンと同様であるた
め省略してある。
ン後方部分の縦断面図を示す。この図においてタービン
の前方部分は図１に示したガスタービンと同様であるた
め省略してある。
【００２９】本実施例に用いられるローブミキサ１０
（以下「第２ローブミキサ１０ｂ」と呼ぶ。）は、排気
ノズル２６内に配置され、タービン内部を流れる内部流
（コア流２ａとバイパス流４ａとの混合流２ｂ）に、大
気中から取り入れた外気流４ｂを混合するために用いら
れるものである。
（以下「第２ローブミキサ１０ｂ」と呼ぶ。）は、排気
ノズル２６内に配置され、タービン内部を流れる内部流
（コア流２ａとバイパス流４ａとの混合流２ｂ）に、大
気中から取り入れた外気流４ｂを混合するために用いら
れるものである。
【００３０】図３に示したようにこのガスタービンに
は、ガスタービン外周面において開口し大気中の空気
（外気流４ｂ）をガスタービン内部に取り入れる導入路
３２が設けられている。また、第１ローブミキサ１０ａ
の下流近傍から排気ノズル２６入口までの間には、その
内径を徐々に縮小する第２円筒状隔壁３４が形成されて
いる。第２円筒隔壁３４は、内周側に混合流２ｂが、外
周側に外気流４ｂが流れるようにガスタービン内部を仕
切っている。
は、ガスタービン外周面において開口し大気中の空気
（外気流４ｂ）をガスタービン内部に取り入れる導入路
３２が設けられている。また、第１ローブミキサ１０ａ
の下流近傍から排気ノズル２６入口までの間には、その
内径を徐々に縮小する第２円筒状隔壁３４が形成されて
いる。第２円筒隔壁３４は、内周側に混合流２ｂが、外
周側に外気流４ｂが流れるようにガスタービン内部を仕
切っている。
【００３１】第２円筒状隔壁３４の下流端に設けられた
第２ローブミキサは、既述の第１ローブミキサ１０ａと
近似した形態を有しており、横断面が波形形状の薄板材
からなるローブ部６と、ローブ部の上流端を支持し第２
円筒状隔壁３４に連結する台座部８とから構成されてい
る（図２参照）。
第２ローブミキサは、既述の第１ローブミキサ１０ａと
近似した形態を有しており、横断面が波形形状の薄板材
からなるローブ部６と、ローブ部の上流端を支持し第２
円筒状隔壁３４に連結する台座部８とから構成されてい
る（図２参照）。
【００３２】ローブ部６は、下流側の径が漸増する複数
の拡径部１２ａと下流側の径が漸減する複数の縮径部１
２ｂとからなり、拡径部１２ａおよび縮径部１２ｂは周
方向に交互に連続して現れて円形をなしている。さらに
拡径部１２ａには、その外周端を覆い、拡径部と台座部
とを連結する成形板１８が取り付けられている。
の拡径部１２ａと下流側の径が漸減する複数の縮径部１
２ｂとからなり、拡径部１２ａおよび縮径部１２ｂは周
方向に交互に連続して現れて円形をなしている。さらに
拡径部１２ａには、その外周端を覆い、拡径部と台座部
とを連結する成形板１８が取り付けられている。
【００３３】拡径部１２ａによって径方向外側へ導かれ
た混合流２ｂは、縮径部１２ｂによって径方向内側へ導
かれて外気流４ｂと効率的に混合されるため、排気ジェ
ット騒音の低減が達成される。また第２ローブミキサ１
０ｂの拡径部１２ａに取り付けられた成形板１８は拡径
部を補強して、ローブミキサ１０ｂの変形を防ぐことが
できる。特に高圧の内部流と低圧の外気流の混合を目的
とした本ローブミキサにおいては、ローブミキサ内周側
と外周側との圧力差が大きく、拡径部１２ａに変形を生
じやすいため成形板による補強は有効である。
た混合流２ｂは、縮径部１２ｂによって径方向内側へ導
かれて外気流４ｂと効率的に混合されるため、排気ジェ
ット騒音の低減が達成される。また第２ローブミキサ１
０ｂの拡径部１２ａに取り付けられた成形板１８は拡径
部を補強して、ローブミキサ１０ｂの変形を防ぐことが
できる。特に高圧の内部流と低圧の外気流の混合を目的
とした本ローブミキサにおいては、ローブミキサ内周側
と外周側との圧力差が大きく、拡径部１２ａに変形を生
じやすいため成形板による補強は有効である。
【００３４】ここで成形板１８は内部流に比して速度の
遅い外気流側に設けられ、かつ、曲面板によって流線形
に成形されていることから、流体に与える影響が非常に
小さく、エネルギ損失や騒音低減効果の低下を最小限に
抑えることができる。さらに、成形板を取り付けること
によって、ローブ部の固有振動数を変化させて、共振現
象の発生を回避することができる。
遅い外気流側に設けられ、かつ、曲面板によって流線形
に成形されていることから、流体に与える影響が非常に
小さく、エネルギ損失や騒音低減効果の低下を最小限に
抑えることができる。さらに、成形板を取り付けること
によって、ローブ部の固有振動数を変化させて、共振現
象の発生を回避することができる。
【００３５】なお、本実施例の第１ローブミキサおよび
第２ローブミキサは、それぞれ単独で使用してもよい
し、共に使用することもできる。
第２ローブミキサは、それぞれ単独で使用してもよい
し、共に使用することもできる。
【００３６】本発明は上述した実施例に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは
勿論である。例えば、拡径部の外周端を部分的に覆い、
拡径部の下流端から一定の距離を隔てた外周と台座部と
を連結する補強材を用いることもできる。また、内部流
と外部流とを混合するローブミキサにおいてはこのロー
ブミキサを外部に露出して設置することもできる。
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは
勿論である。例えば、拡径部の外周端を部分的に覆い、
拡径部の下流端から一定の距離を隔てた外周と台座部と
を連結する補強材を用いることもできる。また、内部流
と外部流とを混合するローブミキサにおいてはこのロー
ブミキサを外部に露出して設置することもできる。
【００３７】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、流体の
エネルギ損失をほとんど伴うことなくローブ部を補強し
てその変形を防止し、またその共振現象の発生も回避可
能なガスタービン用のローブミキサが提供される。
エネルギ損失をほとんど伴うことなくローブ部を補強し
てその変形を防止し、またその共振現象の発生も回避可
能なガスタービン用のローブミキサが提供される。
【図１】 第１実施例のローブミキサを備えたガスター
ビンの縦断面図である。
ビンの縦断面図である。
【図２】 本発明のガスタービン用のローブミキサの斜
視図である。
視図である。
【図３】 第２実施例のローブミキサを備えたガスター
ビンの部分縦断面図である。
ビンの部分縦断面図である。
【図４】 従来のガスタービン用のローブミキサの斜視
図である。
図である。
１ ガスタービン
２ 主流
２ａ コア流
２ｂ 混合流
４ 二次流
４ａ バイパス流
４ｂ 外気流
６ ローブ部
８ 台座部
１０ ローブミキサ
１０ａ 第１ローブミキサ
１０ｂ 第２ローブミキサ
１２ａ 拡径部（主流流路部）
１２ｂ 縮径部（二次流流路部）
１４ 補強材
１８ 成形板
２２ ファン
２３ 圧縮機
２４ 燃焼器
２５ タービン
２６ 排気ノズル
２７ 第１円筒状隔壁
３２ 導入路
３４ 第２円筒隔壁
Claims (5)
- 【請求項１】 径方向内側を高速で流れる主流（２）と
径方向外側を低速で流れる二次流（４）とを混合して排
気ジェット騒音の低減を図るためのガスタービン用のロ
ーブミキサであって、 該ローブミキサ（１０）は、横断面が波形形状のローブ
部（６）と、該ローブ部の上流端を支持する台座部
（８）と、を備え、 主流が流れる主流流路部（１２ａ）と二次流が流れる二
次流流路部（１２ｂ）が周方向に交互に連続して円形を
なし、 主流流路部の外周と前記台座部とを連結する流線形の補
強材（１４）が設けられている、ことを特徴とするガス
タービン用のローブミキサ。 - 【請求項２】 前記主流（２）は圧縮機、燃焼器および
タービンを通るコア流（２ａ）であり、前記二次流
（４）はこれらをバイパスするバイパス流（４ａ）であ
って、 前記ローブミキサ（１０）は、タービンの出口下流側に
配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のガスタ
ービン用のローブミキサ。 - 【請求項３】 前記主流（２）は圧縮機、燃焼器および
タービンを通るコア流とこれらをバイパスするバイパス
流との混合流（２ｂ）であり、前記二次流（４）は大気
中から排気ノズル（２６）内部に取り入れた外気流（４
ｂ）であって、 前記ローブミキサ（１０）は、排気ノズル内部に配置さ
れる、ことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン
用のローブミキサ。 - 【請求項４】 前記主流（２）は、圧縮機、燃焼器およ
びタービンを通る燃焼ガス流であり、前記二次流（４）
は大気中から排気ノズル（２６）内部に取り入れた外気
流（４ｂ）であって、 前記ローブミキサ（１０）は、排気ノズル内部に配置さ
れる、ことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン
用のローブミキサ。 - 【請求項５】 前記補強材（１４）は、前記主流流路部
（１２ａ）の外周端を覆う成形板（１８）からなり、 前記二次流（４）は、該成形板の表面に沿って滑らかに
流れる、ことを特徴とする請求項１乃至４に記載のロー
ブミキサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002123604A JP4061574B2 (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | ガスタービン用のローブミキサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002123604A JP4061574B2 (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | ガスタービン用のローブミキサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003314368A true JP2003314368A (ja) | 2003-11-06 |
| JP4061574B2 JP4061574B2 (ja) | 2008-03-19 |
Family
ID=29538847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002123604A Expired - Lifetime JP4061574B2 (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | ガスタービン用のローブミキサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4061574B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008514848A (ja) * | 2004-09-29 | 2008-05-08 | スネクマ・プロピュルシオン・ソリド | セパレートストリームノズル用のミキサー |
| EP2497934A1 (en) * | 2011-03-07 | 2012-09-12 | EADS Construcciones Aeronauticas, S.A. | Flow evacuation system for an aircraft engine |
| EP3135892A1 (en) * | 2015-08-27 | 2017-03-01 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Exhaust mixer with outer lobe constraint band |
| US20170089296A1 (en) * | 2015-09-29 | 2017-03-30 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Gas turbine engine exhaust mixer with lobes cross-over offset |
| CN111997780A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-11-27 | 南昌航空大学 | 一种用于交变波瓣喷管的爪型波峰扰流片 |
| CN115234938A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-10-25 | 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 | 用于旁路引气高马赫数涡轮发动机气流掺混器及设计方法 |
-
2002
- 2002-04-25 JP JP2002123604A patent/JP4061574B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008514848A (ja) * | 2004-09-29 | 2008-05-08 | スネクマ・プロピュルシオン・ソリド | セパレートストリームノズル用のミキサー |
| JP4740249B2 (ja) * | 2004-09-29 | 2011-08-03 | スネクマ・プロピュルシオン・ソリド | セパレートストリームノズル用のミキサー |
| EP2497934A1 (en) * | 2011-03-07 | 2012-09-12 | EADS Construcciones Aeronauticas, S.A. | Flow evacuation system for an aircraft engine |
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| US20170089296A1 (en) * | 2015-09-29 | 2017-03-30 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Gas turbine engine exhaust mixer with lobes cross-over offset |
| US10436149B2 (en) * | 2015-09-29 | 2019-10-08 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Gas turbine engine exhaust mixer with lobes cross-over offset |
| CN111997780A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-11-27 | 南昌航空大学 | 一种用于交变波瓣喷管的爪型波峰扰流片 |
| CN115234938A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-10-25 | 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 | 用于旁路引气高马赫数涡轮发动机气流掺混器及设计方法 |
| CN115234938B (zh) * | 2022-09-21 | 2022-11-25 | 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 | 用于旁路引气高马赫数涡轮发动机气流掺混器及设计方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4061574B2 (ja) | 2008-03-19 |
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