JP3167465B2 - Apparatus for analyzing tip clearance flow of turbine blade - Google Patents

Apparatus for analyzing tip clearance flow of turbine blade

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JP3167465B2
JP3167465B2 JP32099692A JP32099692A JP3167465B2 JP 3167465 B2 JP3167465 B2 JP 3167465B2 JP 32099692 A JP32099692 A JP 32099692A JP 32099692 A JP32099692 A JP 32099692A JP 3167465 B2 JP3167465 B2 JP 3167465B2
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chord
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重美 進藤
高志 穂刈
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科学技術庁航空宇宙技術研究所長
石川島播磨重工業株式会社
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  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンエンジン
等に使用されるタービン翼の翼端と燃焼ガスの通路壁と
の相互間隙における翼端間隙流れを可視化して解析する
技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for visualizing and analyzing a blade tip gap flow in a mutual gap between a blade tip of a turbine blade used for a gas turbine engine and a passage wall of a combustion gas. .

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンエンジン等に使用されるタ
ービン翼は、円盤状のディスクの外周面に周方向に間隔
をおいて複数植え込まれ、該ディスクの外周面に放射状
に配設される。そして、その翼部を円筒状のケーシング
内に形成されるガス通路に配して、該ガス通路に流通す
る燃焼ガスを翼部に挿通させることによってケーシング
の周方向に、500m/s程度の周速度で高速回転させ
られるようになっている。
2. Description of the Related Art A plurality of turbine blades used in a gas turbine engine or the like are implanted at intervals in a circumferential direction on an outer peripheral surface of a disk-shaped disk and are radially disposed on the outer peripheral surface of the disk. Then, the wings are arranged in a gas passage formed in a cylindrical casing, and the combustion gas flowing through the gas passage is inserted through the wings, so that the circumference of the casing is about 500 m / s. It can rotate at high speed.

【0003】この場合にあって、燃焼ガスのエネルギを
有効に回転力に変換するために、該燃焼ガスを洩れなく
受け止めることが必要である。このために、前記ケーシ
ング内面とタービン翼の翼端との間隙寸法を小さくして
タービン翼に回転力を与えずに通過する燃焼ガスを極力
少なくすることが行われる。
[0003] In this case, in order to effectively convert the energy of the combustion gas into rotational force, it is necessary to receive the combustion gas without leakage. For this purpose, the clearance between the inner surface of the casing and the blade tip of the turbine blade is reduced to minimize the amount of combustion gas passing without giving a rotational force to the turbine blade.

【0004】ところで、前記ケーシング内面とタービン
翼との間隙(チップクリアランス)は、タービン翼の後
流に二次流れ(翼端間隙流れ)を発生させて、圧力損失
の増大、流出角の減少等を招くことが知られている。そ
して、この二次流れの発生は、翼端における間隙が存在
する限り回避することができないので、該二次流れの発
生を積極的に考慮したタービン翼の空力設計を行うこと
が必要である。
The gap (tip clearance) between the inner surface of the casing and the turbine blades causes a secondary flow (blade tip clearance flow) behind the turbine blades to increase pressure loss, decrease outflow angle, and the like. It is known to invite. Since the generation of the secondary flow cannot be avoided as long as there is a gap at the blade tip, it is necessary to perform aerodynamic design of the turbine blade in which the generation of the secondary flow is positively considered.

【0005】一方、コンピュータを利用した流れの数値
シミュレーションの分野では、コンピュータのハードウ
ェアおよびソフトウェア両面の進展によって、3次元の
粘性解析が実用化の段階に入りつつあり、タービン翼の
空力設計への適用が望まれている。そして、該数値シミ
ュレーションを裏付ける基礎データとしての実験データ
を収集する必要がある。
On the other hand, in the field of numerical simulation of flow using a computer, three-dimensional viscosity analysis is entering the stage of practical use due to the development of both hardware and software of the computer. Application is desired. Then, it is necessary to collect experimental data as basic data supporting the numerical simulation.

【0006】従来、タービン翼の翼端間隙における流れ
の様相を計測するために、ダクト内に片持ち梁状に複数
配設した翼片の周囲に気流を挿通させ、該翼片の翼端と
ダクト壁面との間に実際のタービンにおける流れと同等
の流れを実現する試験装置を構成することが行われる。
そして、ダクト壁面と翼端との相互間隙近傍にピトー管
を配設することにより、該ピトー管先端位置における全
圧を計測し、該ピトー管をダクト内において移動させて
各部の圧力を測定することにより翼端間隙近傍の流れの
様相を計測する方法が採用されている。
[0006] Conventionally, in order to measure the state of flow in the tip clearance of a turbine blade, airflow is passed around a plurality of cantilevers arranged in a duct in a cantilever manner, and the blade tip of the blade is A test apparatus for realizing a flow equivalent to the flow in an actual turbine between a duct wall surface and the duct wall is configured.
Then, by disposing the pitot tube near the mutual gap between the duct wall surface and the blade tip, the total pressure at the pitot tube tip position is measured, and the pitot tube is moved in the duct to measure the pressure of each part. Therefore, a method of measuring the flow state near the tip clearance is adopted.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな試験装置にあっては、ダクト内部の空気流にピトー
管を配置するため、該ピトー管が気流に与える影響を無
視することができず、測定誤差が発生するという問題点
があった。また、ピトー管による計測は、該ピトー管先
端の一点において行われるため、翼端の全範囲に亘って
圧力測定を実施すると多大な測定時間を要することにな
るとともに、流れの様相を可視化するためには、測定デ
ータを加工する必要があり、多大な労力が必要であっ
た。
However, in such a test apparatus, since the pitot tube is arranged in the airflow inside the duct, the influence of the pitot tube on the airflow cannot be ignored. There is a problem that a measurement error occurs. In addition, since the measurement by the pitot tube is performed at one point of the tip of the pitot tube, performing a pressure measurement over the entire range of the wing tip requires a great amount of measurement time, and also visualizes the state of the flow. Requires processing of the measurement data, which requires a great deal of labor.

【0008】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであって、翼端間隙の流れに影響を与えることなく
測定することができ、しかも、流れの様相を直接可視化
することができるタービン翼の翼端間隙流れ解析試験装
置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a turbine capable of performing measurement without affecting the flow in a tip clearance and directly visualizing the flow aspect. It is an object of the present invention to provide a wing tip gap flow analysis test device for a wing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、タービン翼の翼端と燃焼ガス通路壁との
相互間隙における燃焼ガスの流れを解析する解析試験装
置であって、間隔を空けて対向状態に配されその間に気
流を形成する通路壁と、該通路壁の一側に片持ち梁状に
固定されかつ他側の通路壁に間隙を空けて配設される翼
片と、該翼片の翼端から可視化流体を流出させる可視化
流体噴出手段と、翼片の翼端側の通路壁に設けられ通路
壁の一部を形成する窓部と、該窓部を透過して翼片の長
手方向に翼弦と概略平行な法線を有する平面光を気流内
に入射する平面光供給手段と、該平面光供給手段によっ
て入射された平面光を前記翼弦に沿う方向に平行移動さ
せる平面光移動手段と、前記翼弦の延長線上であって前
記気流の下流位置に配設され照射された平面光の可視化
流体による反射光を撮影する撮影手段とを具備するター
ビン翼の翼端間隙流れ解析試験装置を提案している。
In order to achieve the above object, the present invention provides an analytical test apparatus for analyzing a flow of combustion gas in a mutual gap between a blade tip of a turbine blade and a combustion gas passage wall, A passage wall which is arranged in an opposed state at an interval to form an air flow therebetween, and a wing piece fixed to one side of the passage wall in a cantilever shape and arranged with a gap in the other side of the passage wall A visualization fluid ejecting means for causing a visualization fluid to flow out of the wing tip of the wing piece; a window provided on the passage wall on the wing tip side of the wing piece to form a part of the passage wall; Plane light supply means for inputting plane light having a normal line substantially parallel to the chord in the longitudinal direction of the blade piece into the airflow, and converting the plane light incident by the plane light supply means in a direction along the chord. A plane light moving means for performing parallel movement, and a downstream position of the airflow on an extension of the chord It proposes arranged to tip clearance flow analysis test device of the turbine blades comprising an imaging means for imaging light reflected by visualizing fluid irradiated plane light.

【0010】[0010]

【作用】本発明の翼端間隙流れ解析試験装置によれば、
対向する通路壁間に気流を形成することにより、該気流
内に配される翼片の翼端と通路壁との相互間隙に、実際
のタービンと同等の翼端間隙流れが形成される。この状
態で、可視化流体噴出手段を作動させ、翼端から可視化
流体を流出させることにより該可視化流体が翼端間隙流
れに乗って流通させられる。そして、平面光供給手段を
作動させることにより、翼端側の通路壁に形成された窓
部から平面光を翼片の長手方向に沿って入射させ、該平
面光が可視化流体に反射して翼端間隙流れの様相が可視
化されることになる。翼端間隙流れを特徴付ける渦等
は、翼片の翼弦に対して概略直交する面に現われるた
め、前記平面光を翼弦と平行な法線を有するように照射
することにより、前記渦の形状を可視化させることがで
きる。さらに、該平面光を翼弦に沿う方向に移動させる
ことにより、翼片の翼弦全長に亘る翼端間隙流れを可視
化することができ、翼弦の延長線上に配される撮影手段
を作動させ、可視化流体による反射光を撮影することに
より翼端間隙流れの様相を記録することができることに
なる。
According to the blade tip gap flow analysis test apparatus of the present invention,
By forming an airflow between the opposing passage walls, a tip end gap flow equivalent to that of an actual turbine is formed in a mutual gap between the wing tip of the blade piece disposed in the airflow and the passage wall. In this state, the visualization fluid jetting means is operated to cause the visualization fluid to flow out of the blade tip, so that the visualization fluid rides on the blade tip gap flow and flows. Then, by operating the plane light supply means, plane light is incident along the longitudinal direction of the wing piece from a window formed on the passage wall on the wing tip side, and the plane light is reflected by the visualization fluid and the blade The appearance of the end gap flow will be visualized. Since the vortex and the like characterizing the tip clearance flow appear on a plane substantially perpendicular to the chord of the wing piece, the plane light is irradiated so as to have a normal parallel to the chord, thereby forming the shape of the vortex. Can be visualized. Further, by moving the plane light in the direction along the chord, the flow of the tip clearance over the entire chord of the wing piece can be visualized, and the photographing means arranged on the extension of the chord is operated. By photographing the light reflected by the visualization fluid, it is possible to record the aspect of the tip clearance flow.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明に係るタービン翼の翼端間隙流
れ解析試験装置の一実施例について、図1および図2を
参照して説明する。本実施例の解析試験装置1は、平行
間隔を空けて配される通路壁2a・2b間に形成される
ダクト3内に、一方の通路壁2aに片持ち梁状に固定し
た翼片4を複数配設することによって翼列を形成し、他
方の通路壁2bと翼片4の翼端4aとの間に微小間隙を
形成することにより構成されている点で従来の解析試験
装置と共通している。しかし、本実施例の解析試験装置
1は、従来のピトー管による圧力測定に代えて、翼端間
隙流れG1を直接可視化する方法を採用している点で、
従来の解析試験装置と相違している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a turbine blade tip gap flow analysis test apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The analysis test apparatus 1 of the present embodiment includes a wing piece 4 fixed in a cantilever shape to one of the passage walls 2a in a duct 3 formed between the passage walls 2a and 2b arranged at parallel intervals. This is common to the conventional analysis test apparatus in that a cascade is formed by arranging a plurality of blades, and a minute gap is formed between the other passage wall 2b and the blade tip 4a of the blade piece 4. ing. However, analyzing the test apparatus 1 of this embodiment, instead of the pressure measurement by the conventional Pitot tube, in that it employs a method of directly visualizing the tip clearance flow G 1,
It is different from the conventional analysis test equipment.

【0012】本実施例の解析試験装置1は、前記翼片4
の翼端4aから蛍光剤を含有した水5(可視化流体)を
粉霧状に噴出させるノズル6(可視化流体噴出手段)
と、翼片4の翼端4aに間隙を空けて対向する通路2b
に配設されるガラス窓7(窓部)と、該ガラス窓7を透
過して翼片4の翼端4aからその長手方向に沿って平面
光Pを入射する平面光光源8(平面光供給手段)と、該
平面光光源8によってダクト3内に入射される平面光P
をその法線方向に平行移動させる光源移動手段9(平面
光移動手段)と、平面光Pによって照射される前記可視
化流体5の反射を撮影する撮影手段10とを具備してい
る。
The analysis test apparatus 1 of the present embodiment includes the wing piece 4
Nozzle 6 (visualizing fluid ejecting means) for ejecting water 5 containing a fluorescent agent (visualizing fluid) in the form of fine powder from the wing tip 4a of the nozzle
And a passage 2b opposed to the wing tip 4a of the wing piece 4 with a gap.
And a plane light source 8 (plane light supply) through which the plane light P enters through the glass window 7 from the wing tip 4a of the wing piece 4 along its longitudinal direction. Means) and a plane light P incident into the duct 3 by the plane light source 8
There is provided a light source moving means 9 (plane light moving means) for translating the light in the normal direction thereof, and a photographing means 10 for photographing the reflection of the visualization fluid 5 irradiated by the plane light P.

【0013】前記ノズル6は、図1に示すように、翼片
4の翼端4aに複数開口し、翼片4内の流路6aを通じ
て外部に配される可視化流体供給源(図示略)に接続さ
れており、該可視化流体供給源から供給された蛍光剤を
含有した水5を、それぞれの開口からダクト3内に粉霧
状に噴出するようになっている。
As shown in FIG. 1, the nozzle 6 has a plurality of openings at the wing tip 4a of the wing piece 4, and is connected to a visualization fluid supply source (not shown) disposed outside through a flow path 6a in the wing piece 4. The water 5 containing the fluorescent agent supplied from the visualization fluid supply source is spouted into the duct 3 from each opening in the form of fine particles.

【0014】前記ガラス窓7は、図2に示すように、翼
片4の翼端4aに間隙を空けて近接する通路壁2bの一
部を構成するように該通路壁2bと一体的に形成されて
おり、後述する平面光Pを翼片4の周囲の広い範囲に亘
って照射することができるように翼片4の横断面に対し
て十分に広く形成されている。また、該ガラス窓7の内
面は、通路壁2bの内面と同一平面を形成するようにな
っており、該ガラス窓7によってダクト3内の気流G1
・G2が乱されないように配慮されている。
As shown in FIG. 2, the glass window 7 is formed integrally with the passage wall 2b so as to form a part of the passage wall 2b adjacent to the blade tip 4a of the wing piece 4 with a gap therebetween. It is formed sufficiently wide with respect to the cross section of the wing piece 4 so that the plane light P described later can be irradiated over a wide area around the wing piece 4. The inner surface of the glass window 7 forms the same plane as the inner surface of the passage wall 2b, and the air flow G 1 in the duct 3 is formed by the glass window 7.
· G 2 is taken into consideration so as not to be disturbed.

【0015】前記平面光光源8は、例えばアルゴンガス
レーザ光源8aと、該アルゴンガスレーザ光源8aから
出射される光線を平面光Pとなるように調整する集光レ
ンズ8bとを具備しており、前記窓ガラス7を挟んで翼
片4の翼端4aと対向する翼片4の長手方向の延長線上
に配置されて、翼片4の長手方向に沿ってダクト3内に
平面光Pを入射するようになっている。このとき、該平
面光Pは、図1に示すように、前記翼片4の翼弦4bと
平行な法線を有する角度に形成される。
The plane light source 8 includes, for example, an argon gas laser light source 8a and a condenser lens 8b for adjusting a light beam emitted from the argon gas laser light source 8a so as to become a plane light P. It is arranged on the extension of the wing piece 4 in the longitudinal direction facing the wing tip 4 a of the wing piece 4 with the glass 7 interposed therebetween, so that the plane light P enters the duct 3 along the longitudinal direction of the wing piece 4. Has become. At this time, the plane light P is formed at an angle having a normal line parallel to the chord 4b of the wing piece 4 as shown in FIG.

【0016】前記光源移動手段9は、例えば、直線ガイ
ド9a、ボールネジ9b、モータ9c等からなる直線移
動機構であって、直線ガイド9aに沿って移動させられ
るスライダ9d上に前記平面光光源8を取り付けるよう
になっている。直線ガイド9aは、前記翼片4の翼端4
aに対して平行となるように配置されており、平面光光
源8を翼弦4bに沿う方向に移動させるようになってい
る。
The light source moving means 9 is, for example, a linear moving mechanism comprising a linear guide 9a, a ball screw 9b, a motor 9c, etc., and the flat light source 8 is moved on a slider 9d which is moved along the linear guide 9a. It is designed to be attached. The straight guide 9a is attached to the wing tip 4 of the wing piece 4.
The plane light source 8 is arranged so as to be parallel to a, and moves in a direction along the chord 4b.

【0017】前記撮影手段10は、例えばビデオカメラ
であって、前記翼片4の翼弦4bの延長線上であって、
気流G2の下流位置に配置され、前記平面光Pに対して
直交状態に対面させられる。これにより、平面光Pを照
射される可視化流体5の様相を正確にかつ連続的に撮影
することができるようになっている。
The photographing means 10 is, for example, a video camera, and is on an extension of the chord 4b of the wing piece 4,
Located downstream position of the airflow G 2, is caused to face the orthogonal state relative to the plane light P. Thereby, the aspect of the visualization fluid 5 irradiated with the plane light P can be accurately and continuously photographed.

【0018】このように構成された解析試験装置1を使
用して翼端間隙流れG1を可視化するには、ダクト3内
に、翼列に対して直交する方向(図1において下方から
上方)に気流G2を発生させ、実際のタービンにおける
場合と同等の翼端間隙流れG1を実現する。そして、翼
端4aのノズル6から可視化流体5を粉霧状態として噴
出させる。これにより、該可視化流体5が翼端間隙流れ
1に乗ってダクト3内に流通させられる。そして、翼
端4aの後流に渦が発生した場合であると、該渦の様相
に可視化流体5が流通させられることになる。
In order to visualize the tip clearance flow G 1 using the analytical test apparatus 1 configured as described above, a direction perpendicular to the cascade (from below to above in FIG. 1) is set in the duct 3. to generate the airflow G 2, to achieve a comparable tip clearance flow G 1 as in actual turbine. Then, the visualization fluid 5 is ejected from the nozzle 6 of the wing tip 4a in a fine powder state. Thus, the movable visualization fluid 5 is caused to flow in the duct 3 on wings end gap flow G 1. Then, if a vortex is generated in the wake of the wing tip 4a, the visualization fluid 5 is circulated in the form of the vortex.

【0019】この渦は、翼片4の表面に沿って流通する
気流G2の一部が翼端4aを越えて流通する際に、翼端
4aの後流において剥離することにより生ずるものであ
り、前記翼片4の表面に沿って流通する気流G2に対し
て直交する方向、すなわち、概略翼弦4bに直交する面
内に形成されることになる。また、渦が発生しない場合
であっても、翼端間隙流れG1の流線の方向は、概略翼
弦4bに対して直交する方向に指向している。
[0019] The vortex, when a part of the airflow G 2 flowing along the surface of the wing 4 flows beyond the tip 4a, are those caused by peeling in the wake of the blade tip 4a , direction orthogonal to the airflow G 2 flowing along the surface of the wing 4, i.e., to be formed in a plane perpendicular to the schematic chord 4b. Further, even if the vortex does not occur, the direction of the streamlines of the tip clearance flow G 1 is directed in a direction orthogonal to outline chord 4b.

【0020】そして、この流線に沿う方向、すなわち、
翼弦4bに直交するように平面光Pを配することによ
り、翼端間隙流れG1に沿って流通させられている可視
化流体5に平面光Pが照射されて蛍光剤が発光し、該翼
端間隙流れG1の一流線位置における流れの様相が可視
化されることになる。このようにして可視化された翼端
間隙流れG1の様相は、前記撮影手段10によって撮影
され、記録されることになる。
The direction along this streamline, that is,
By arranging the planar light P to be perpendicular to the chord 4b, it is illuminated plane light P to visualize fluid 5 fluorescer emits light that is allowed to flow along the tip clearance flow G 1, the wing aspects of the flow is to be visualized in the leading line position of the end gap flow G 1. The aspect of the tip clearance flow G 1 visualized in this way is photographed by the photographing means 10 and recorded.

【0021】また、光源移動手段9を作動させることに
より、平面光光源8が翼弦4bに沿う方向に移動され、
異なる流線の位置における翼端間隙流れG1の様相が次
々と可視化されるとともに、撮影手段10によって連続
的に撮影され、記録されることになる。
By operating the light source moving means 9, the plane light source 8 is moved in the direction along the chord 4b,
With aspects of tip clearance flow G 1 in the position of the different flow lines are sequentially visualized, are photographed continuously by the shooting means 10, it will be recorded.

【0022】したがって、本実施例の解析試験装置1に
よれば、翼端間隙流れG1の様相の記録に際して、ダク
ト3内にピトー管等の気流G1・G2を乱す部材を配置し
ないので、正確なデータを採取することができる。ま
た、圧力データを加工することにより翼端間隙流れG1
の様相を解析するのではなく、直接可視化することによ
って、解析を行うので、データの加工に要する労力を削
減し、かつ、データの採取に要する測定時間を短縮する
ことができるという効果がある。
Therefore, according to the analytical test apparatus 1 of the present embodiment, when recording the aspect of the blade tip gap flow G 1 , no member that disturbs the air flows G 1 and G 2 such as the pitot tube is disposed in the duct 3. , Accurate data can be collected. Further, by processing the pressure data, the tip clearance flow G 1 can be obtained.
Since the analysis is performed by not visualizing the aspect but directly visualizing it, it is possible to reduce the labor required for data processing and to shorten the measurement time required for data collection.

【0023】なお、本発明のタービン翼の翼端間隙流れ
解析試験装置1にあっては、以下の技術を採用すること
ができる。 平面光光源8をアルゴンガスレーザ8aと集光レン
ズ8bによって構成することとしたが、これに代えて、
平面光Pを構成し得る任意の光源を採用すること。 光源移動手段9を直線ガイド9a、ボールネジ9
b、モータ9c等からなる直線移動機構としたが、これ
に代えて、他のアクチュエータを採用すること。 光源移動手段9を平面光光源8を移動する直線移動
機構としたが、これに代えて、平面光光源8を固定して
平面光P自体を移動させること。 撮影手段10をビデオカメラとしたが、これに代え
て、スチールカメラ等の撮影手段を採用すること。 平面光Pを翼弦に直交するように配することとした
が、これに代えて、翼端間隙流れに正確に沿う方向に配
すること。 可視化流体5を蛍光剤を含有した水としたが、これ
に代えて、他の任意の流体を採用すること。 窓部7をガラス窓としたが、これに代えて、平面光
を透過する任意の材料により構成すること。
The following technology can be adopted in the turbine blade tip gap flow analysis test apparatus 1 of the present invention. Although the plane light source 8 is constituted by the argon gas laser 8a and the condenser lens 8b, instead of this,
Adopt any light source that can constitute the plane light P. The light source moving means 9 includes a linear guide 9a, a ball screw 9
(b) Although the linear movement mechanism includes the motor 9c and the like, other actuators may be used instead. The light source moving means 9 is a linear moving mechanism for moving the plane light source 8, but instead the plane light source 8 is fixed and the plane light P itself is moved. Although the photographing means 10 is a video camera, a photographing means such as a still camera may be used instead. The plane light P is arranged so as to be orthogonal to the chord. Although the visualization fluid 5 is water containing a fluorescent agent, any other fluid may be used instead. Although the window portion 7 is a glass window, it may be made of any material that transmits plane light instead.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るター
ビン翼の翼端間隙流れ解析試験装置は、対向する通路壁
の一側に片持ち梁状に固定されかつ他側の通路壁に間隙
を空けて配設される翼片と、その翼端から可視化流体を
流出させる可視化流体噴出手段と、翼端側の通路壁に設
けられる窓部と、その外方から翼片の長手方向に翼弦と
概略平行な法線を有する平面光を入射する平面光供給手
段と、入射された平面光を翼弦に沿う方向に平行移動さ
せる平面光移動手段と、翼弦の延長線上の下流位置に配
設され照射された平面光の可視化流体による反射光を撮
影する撮影手段とを具備しているので、以下の効果を奏
する。 翼端間隙流れを平面光と可視化流体とにより可視化
し、撮影手段によって記録するので、気流内に、該気流
を乱す部材を配置することなく、正確な流れの様相を記
録することができる。 圧力データを加工することにより翼端間隙流れの様
相を解析するのではなく、直接可視化することによっ
て、解析を行うので、データの加工に要する労力を削減
することができる。 平面光によって該平面上に位置する流れを一度に可
視化するので、データの採取に要する測定時間を短縮す
ることができる。
As described in detail above, the turbine blade tip gap flow analysis test apparatus according to the present invention is fixed in a cantilever shape on one side of the opposing passage wall and is connected to the other side of the passage wall. Wing pieces arranged with a gap, visualization fluid jetting means for allowing the visualization fluid to flow out from the wing tip, windows provided on the passage wall on the wing tip side, and a longitudinal direction of the wing piece from outside. Plane light supply means for projecting plane light having a normal line substantially parallel to the chord, plane light moving means for translating the incident plane light in a direction along the chord, and a downstream position on an extension of the chord And a photographing means for photographing reflected light of the illuminated plane light by the visualization fluid, and has the following effects. Since the blade tip gap flow is visualized by the plane light and the visualization fluid and recorded by the photographing means, an accurate flow profile can be recorded without disposing a member that disturbs the air flow in the air flow. Rather than analyzing the flow of the tip clearance by processing the pressure data, the analysis is performed by directly visualizing the flow, so that the labor required for processing the data can be reduced. Since the flow located on the plane is visualized at a time by the plane light, the measurement time required for collecting data can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るタービン翼の翼端間隙流れ解析試
験装置の一実施例を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing one embodiment of a blade tip gap flow analysis test apparatus of a turbine blade according to the present invention.

【図2】図1の解析試験装置の一実施例において翼片を
気流の下流側から見た図である。
FIG. 2 is a view of a blade piece viewed from a downstream side of an airflow in one embodiment of the analysis test apparatus of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 解析試験装置(翼端間隙流れ解析試験装置) 2a・2b 通路壁 3 ダクト 4 翼片 4a 翼端 4b 翼弦 5 蛍光剤を含有した水(可視化流体) 6 ノズル(可視化流体噴出手段) 6a 流路 7 ガラス窓(窓部) 8 平面光光源(平面光供給手段) 8a アルゴンガスレーザ光源 8b 集光レンズ 9 光源移動手段(平面光移動手段) 9a 直線ガイド 9b ボールネジ 9c モータ 9d スライダ 10 撮影手段 G1 気流(翼端間隙流れ) G2 気流 P 平面光DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Analysis test apparatus (wing tip gap flow analysis test apparatus) 2a ・ 2b Passage wall 3 Duct 4 Blade piece 4a Blade tip 4b chord 5 Fluorescent agent-containing water (visualization fluid) 6 Nozzle (visualization fluid ejection means) 6a Flow Path 7 Glass window (window portion) 8 Planar light source (flat light supply means) 8a Argon gas laser light source 8b Condensing lens 9 Light source moving means (flat light moving means) 9a Linear guide 9b Ball screw 9c Motor 9d Slider 10 Imaging means G 1 Air flow (tip gap flow) G 2 Air flow P Plane light

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 9/06 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01M 9/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 タービン翼の翼端と燃焼ガス通路壁との
相互間隙における燃焼ガスの流れを解析する解析試験装
置であって、間隔を空けて対向状態に配されその間に気
流を形成する通路壁と、該通路壁の一側に片持ち梁状に
固定されかつ他側の通路壁に間隙を空けて配設される翼
片と、該翼片の翼端から可視化流体を流出させる可視化
流体噴出手段と、翼片の翼端側の通路壁に設けられ通路
壁の一部を形成する窓部と、該窓部を透過して翼片の長
手方向に翼弦と概略平行な法線を有する平面光を気流内
に入射する平面光供給手段と、該平面光供給手段によっ
て入射された平面光を前記翼弦に沿う方向に平行移動さ
せる平面光移動手段と、前記翼弦の延長線上であって前
記気流の下流位置に配設され照射された平面光の可視化
流体による反射光を撮影する撮影手段とを具備すること
を特徴とするタービン翼の翼端間隙流れ解析試験装置。
1. An analysis test apparatus for analyzing a flow of combustion gas in a mutual gap between a blade tip of a turbine blade and a combustion gas passage wall, wherein the passage is spaced apart and opposed to each other to form an airflow therebetween. A wall, a wing piece fixed to one side of the passage wall in a cantilever shape and disposed with a gap in the other side wall, and a visualization fluid for allowing a visualization fluid to flow out from a wing tip of the wing piece Jetting means, a window portion provided on the passage wall on the wing tip side of the wing piece and forming a part of the passage wall, and a normal passing through the window portion and substantially parallel to the chord in the longitudinal direction of the wing piece. Plane light supply means for causing plane light to enter the airflow, plane light movement means for translating the plane light incident by the plane light supply means in a direction along the chord, and on an extension of the chord. The reflected light by the visualization fluid of the illuminated plane light which is disposed at the downstream position of the airflow and A blade tip gap flow analysis test apparatus for a turbine blade, comprising: a photographing means for photographing.
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