JPH08159097A - ファン及び圧縮機のケーシング - Google Patents
ファン及び圧縮機のケーシングInfo
- Publication number
- JPH08159097A JPH08159097A JP30524494A JP30524494A JPH08159097A JP H08159097 A JPH08159097 A JP H08159097A JP 30524494 A JP30524494 A JP 30524494A JP 30524494 A JP30524494 A JP 30524494A JP H08159097 A JPH08159097 A JP H08159097A
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- Japan
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- moving blade
- casing
- air
- shock wave
- compressor
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ファン及び圧縮機のケーシングに係り、動翼
の背面の剥離域の形成を抑制し、圧縮損失を抑制して圧
縮効率を向上させ、衝撃波の位置を安定させてサージマ
ージンの増加を図るとともに、高い流入マッハ数への適
用性を向上させる。 【構成】 ファン及び圧縮機における動翼の回りに圧縮
流路を囲んだ状態にケーシングが配される場合、ケーシ
ングの内面で動翼の回転域の前半分と後半分との間に、
これらを接続した状態の循環流路が配設される。
の背面の剥離域の形成を抑制し、圧縮損失を抑制して圧
縮効率を向上させ、衝撃波の位置を安定させてサージマ
ージンの増加を図るとともに、高い流入マッハ数への適
用性を向上させる。 【構成】 ファン及び圧縮機における動翼の回りに圧縮
流路を囲んだ状態にケーシングが配される場合、ケーシ
ングの内面で動翼の回転域の前半分と後半分との間に、
これらを接続した状態の循環流路が配設される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファン及び圧縮機のケ
ーシングに係り、特に超音速流れでの衝撃波による剥離
現象を抑制する技術に関するものである。
ーシングに係り、特に超音速流れでの衝撃波による剥離
現象を抑制する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、航空機に使用されるガスタービ
ンエンジン（ターボファンエンジン）の構造例を示すも
のである。図中符号１は空気取入口、２はファン・低圧
圧縮機、３はファン空気排出ダクト、４は高圧圧縮機、
５は燃焼室、６は高圧タービン、６ａはタービン軸、７
は低圧タービン、８は排気ダクト、９はディスク、１０
は動翼、１１はケーシングである。
ンエンジン（ターボファンエンジン）の構造例を示すも
のである。図中符号１は空気取入口、２はファン・低圧
圧縮機、３はファン空気排出ダクト、４は高圧圧縮機、
５は燃焼室、６は高圧タービン、６ａはタービン軸、７
は低圧タービン、８は排気ダクト、９はディスク、１０
は動翼、１１はケーシングである。
【０００３】このようなガスタービンエンジンにおける
ファン・低圧圧縮機２及び高圧圧縮機４等の軸流圧縮機
の部分では、ディスク９によって動翼１０が回転させら
れることにより、空気を圧縮して後方に送り出すように
している。
ファン・低圧圧縮機２及び高圧圧縮機４等の軸流圧縮機
の部分では、ディスク９によって動翼１０が回転させら
れることにより、空気を圧縮して後方に送り出すように
している。
【０００４】また、軸流圧縮機の部分では、両圧縮機
２，４のディスク９とケーシング１１との間（圧縮流
路）に矢印で示すように送り込まれる空気流が、動翼１
０の回転域Ａに超音速で設定された方向に流入する場合
や、動翼１０の相対的周速度が音速を越える場合には、
例えば図５に示すように、動翼１０の前縁部と隣の動翼
１０の背面との間に衝撃波Ｘが発生し、該衝撃波Ｘの下
流で流れが減速されることにより空気が圧縮される。
２，４のディスク９とケーシング１１との間（圧縮流
路）に矢印で示すように送り込まれる空気流が、動翼１
０の回転域Ａに超音速で設定された方向に流入する場合
や、動翼１０の相対的周速度が音速を越える場合には、
例えば図５に示すように、動翼１０の前縁部と隣の動翼
１０の背面との間に衝撃波Ｘが発生し、該衝撃波Ｘの下
流で流れが減速されることにより空気が圧縮される。
【０００５】一方、航空機の航行方向が変化すること等
により圧縮流路の空気流量が低下した場合には、図５に
鎖線で示すように、衝撃波Ｘが動翼１０の前縁部よりも
前方に飛び出し、また図６に矢印で示すように流量が絞
られた状態となり、空気の流入方向が変化することに基
づいて、動翼１０の背面に流れの剥離域Ｙが形成され
て、圧縮損失の増大により圧縮効率が低下する現象が発
生する。
により圧縮流路の空気流量が低下した場合には、図５に
鎖線で示すように、衝撃波Ｘが動翼１０の前縁部よりも
前方に飛び出し、また図６に矢印で示すように流量が絞
られた状態となり、空気の流入方向が変化することに基
づいて、動翼１０の背面に流れの剥離域Ｙが形成され
て、圧縮損失の増大により圧縮効率が低下する現象が発
生する。
【０００６】圧縮損失低減を図るための従来技術として
は、動翼の翼型形状を調整して最適形状を選択して衝撃
波を弱めることにより、圧縮損失低減を図ることが考え
られる。
は、動翼の翼型形状を調整して最適形状を選択して衝撃
波を弱めることにより、圧縮損失低減を図ることが考え
られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、動翼形状を変
化させる手法であると、最大の圧縮効率が得られる動翼
形状と矛盾する場合が生じるとともに、絞り側の運転領
域で衝撃波の位置が不安定となって圧縮比が低くなり易
く、また、動翼の負圧面に剥離域Ｙが形成されることを
防止することが困難になり、かつ結果的に圧縮損失が大
きくなることが避けられないという課題が残される。
化させる手法であると、最大の圧縮効率が得られる動翼
形状と矛盾する場合が生じるとともに、絞り側の運転領
域で衝撃波の位置が不安定となって圧縮比が低くなり易
く、また、動翼の負圧面に剥離域Ｙが形成されることを
防止することが困難になり、かつ結果的に圧縮損失が大
きくなることが避けられないという課題が残される。
【０００８】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
もので、以下の目的を有するものである。 動翼の背面の剥離域の形成を抑制すること。 圧縮損失を抑制して圧縮効率を向上させること。 衝撃波の位置を安定させ、圧縮比の増大を図ること。 高い流入マッハ数への適用性を向上させること。
もので、以下の目的を有するものである。 動翼の背面の剥離域の形成を抑制すること。 圧縮損失を抑制して圧縮効率を向上させること。 衝撃波の位置を安定させ、圧縮比の増大を図ること。 高い流入マッハ数への適用性を向上させること。
【０００９】
【課題を解決するための手段】圧縮機等における動翼の
回りに圧縮流路を囲んだ状態にケーシングが配される場
合、ケーシングの内面で動翼の回転域の前半分と後半分
との間に、これらを接続した状態の循環流路が配設され
る。循環流路にあっては、ケーシングの内周面に沿って
環状に形成されるとともに、該循環流路に周方向に間隔
をおいて仕切壁が配される技術が採用される。また、循
環流路は、ケーシングの壁の中に埋設状態とされるとと
もに、動翼の回転域の前半分の位置と後半分の位置とに
開口が配される。仕切壁にあっては、周方向に小間隔を
おいて、循環流路を多数箇所で区画するように形成され
る。
回りに圧縮流路を囲んだ状態にケーシングが配される場
合、ケーシングの内面で動翼の回転域の前半分と後半分
との間に、これらを接続した状態の循環流路が配設され
る。循環流路にあっては、ケーシングの内周面に沿って
環状に形成されるとともに、該循環流路に周方向に間隔
をおいて仕切壁が配される技術が採用される。また、循
環流路は、ケーシングの壁の中に埋設状態とされるとと
もに、動翼の回転域の前半分の位置と後半分の位置とに
開口が配される。仕切壁にあっては、周方向に小間隔を
おいて、循環流路を多数箇所で区画するように形成され
る。
【００１０】
【作用】圧縮機の作動状態において、衝撃波背後の境界
層内の高圧流体の一部を、ケーシング壁の中を経由する
循環流路により上流に導き、衝撃波前方位置のケーシン
グ内面に供給すると、空気の流入方向が一定になり、剥
離現象の発生が抑制されて圧縮損失が低減する。また、
空気の流入方向が一定となることにより、衝撃波の位置
が安定し圧縮比の増加が図られる。循環流路に配された
仕切壁は、循環流路における周方向の空気移動を抑制し
て、空気を下流から上流方向に誘導する。
層内の高圧流体の一部を、ケーシング壁の中を経由する
循環流路により上流に導き、衝撃波前方位置のケーシン
グ内面に供給すると、空気の流入方向が一定になり、剥
離現象の発生が抑制されて圧縮損失が低減する。また、
空気の流入方向が一定となることにより、衝撃波の位置
が安定し圧縮比の増加が図られる。循環流路に配された
仕切壁は、循環流路における周方向の空気移動を抑制し
て、空気を下流から上流方向に誘導する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明に係るファン及び圧縮機のケー
シングの一実施例について、図１ないし図３に基づいて
説明する。
シングの一実施例について、図１ないし図３に基づいて
説明する。
【００１２】図１に示すように、動翼１０の回りに圧縮
流路１２を囲んだ状態にディスク９とケーシング１１と
が配される場合、ケーシング１１の内面で、かつ動翼１
０の回転域Ａの前半分と後半分との間に、これらを接続
した状態の循環流路１３が配設される。
流路１２を囲んだ状態にディスク９とケーシング１１と
が配される場合、ケーシング１１の内面で、かつ動翼１
０の回転域Ａの前半分と後半分との間に、これらを接続
した状態の循環流路１３が配設される。
【００１３】該循環流路１３は、ケーシング１１の壁の
中に埋設状態とされるとともに、動翼１０の回転域Ａの
前半分の位置と後半分の位置とに開口１３ａ，１３ｂが
配される。
中に埋設状態とされるとともに、動翼１０の回転域Ａの
前半分の位置と後半分の位置とに開口１３ａ，１３ｂが
配される。
【００１４】前記循環流路１３にあっては、例えばケー
シング１１の内周面に沿って図３に示すように環状溝１
４を形成しておいて、該環状溝１４に、開口１３ａ，１
３ｂの部分を残して覆う環状隔壁１５と、該環状隔壁１
５に対して一体化状態に配された板状の複数の仕切壁１
６とをはめこむ方法等によって形成される。したがっ
て、環状溝１４が、周方向に小間隔をおいて多数箇所で
仕切壁１６によって区画されることにより、周方向に小
分割状態及び独立状態の循環流路１３が多数形成される
ものなる。
シング１１の内周面に沿って図３に示すように環状溝１
４を形成しておいて、該環状溝１４に、開口１３ａ，１
３ｂの部分を残して覆う環状隔壁１５と、該環状隔壁１
５に対して一体化状態に配された板状の複数の仕切壁１
６とをはめこむ方法等によって形成される。したがっ
て、環状溝１４が、周方向に小間隔をおいて多数箇所で
仕切壁１６によって区画されることにより、周方向に小
分割状態及び独立状態の循環流路１３が多数形成される
ものなる。
【００１５】なお、循環流路１３における開口１３ａ，
１３ｂの位置は、図１に示すように、衝撃波Ｘが動翼１
０の背面において前縁部から先端部に発生することを勘
案して、動翼１０の先端部と衝撃波Ｘとの交差位置の前
後（上流及び下流）に配されるように設定される。
１３ｂの位置は、図１に示すように、衝撃波Ｘが動翼１
０の背面において前縁部から先端部に発生することを勘
案して、動翼１０の先端部と衝撃波Ｘとの交差位置の前
後（上流及び下流）に配されるように設定される。
【００１６】このようなファン及び圧縮機のケーシング
であると、圧縮機の作動状態において、図３の矢印で示
すように動翼１０が回転移動し、かつ動翼１０の先端近
傍の相対流が超音速である場合には、図１及び図２に示
すように、隣合う動翼１０の間に、衝撃波Ｘ（及び圧縮
波）が発生して、図１及び図２の矢印で示す流れが減速
することにより空気が圧縮されるとともに、加えて、動
翼１０の回転にともなって空気が圧縮される。
であると、圧縮機の作動状態において、図３の矢印で示
すように動翼１０が回転移動し、かつ動翼１０の先端近
傍の相対流が超音速である場合には、図１及び図２に示
すように、隣合う動翼１０の間に、衝撃波Ｘ（及び圧縮
波）が発生して、図１及び図２の矢印で示す流れが減速
することにより空気が圧縮されるとともに、加えて、動
翼１０の回転にともなって空気が圧縮される。
【００１７】この際に、一つの循環流路１３における二
つの開口１３ａ，１３ｂの間には、下流が上流よりも高
くなる上下流方向の圧力差が付加されるため、循環流路
１３には、下流から上流に逆流する流れが図１の矢印で
示すように形成される。この流れは、仕切壁１６によっ
て循環流路１３が多数分割されていることにより、動翼
１０の回転移動に伴って、順次並列状態に形成される。
つの開口１３ａ，１３ｂの間には、下流が上流よりも高
くなる上下流方向の圧力差が付加されるため、循環流路
１３には、下流から上流に逆流する流れが図１の矢印で
示すように形成される。この流れは、仕切壁１６によっ
て循環流路１３が多数分割されていることにより、動翼
１０の回転移動に伴って、順次並列状態に形成される。
【００１８】したがって、衝撃波Ｘの背後の境界層内の
高圧流体の一部を、衝撃波Ｘの前方位置におけるケーシ
ング１１の内面に供給することになり、最も周速度が大
きくなる動翼１０の先端部の近傍にあっては、循環流路
１３を経由する空気流の一部が背面に付加されることに
より、剥離現象の発生が抑制されて動翼１０の背面に空
気流が生じ、空気の流入方向が安定するとともに、圧縮
損失が低減する。また、空気の流入方向が安定（一定）
となることにより、動翼１０の背面における衝撃波Ｘの
立つ位置が安定状態で設定され、衝撃波Ｘ及び圧縮波に
よる圧縮比の増加が図られることになる。
高圧流体の一部を、衝撃波Ｘの前方位置におけるケーシ
ング１１の内面に供給することになり、最も周速度が大
きくなる動翼１０の先端部の近傍にあっては、循環流路
１３を経由する空気流の一部が背面に付加されることに
より、剥離現象の発生が抑制されて動翼１０の背面に空
気流が生じ、空気の流入方向が安定するとともに、圧縮
損失が低減する。また、空気の流入方向が安定（一定）
となることにより、動翼１０の背面における衝撃波Ｘの
立つ位置が安定状態で設定され、衝撃波Ｘ及び圧縮波に
よる圧縮比の増加が図られることになる。
【００１９】
【発明の効果】本発明に係るファン及び圧縮機のケーシ
ングによれば、以下のような効果を奏する。 （１） ケーシングの内面に循環流路を配設して、動翼
の回転域の後半分から前半分へと、空気を送り込むよう
にしているため、動翼先端部近傍の背面に剥離域が形成
されることを防止し、圧縮損失の発生を抑制して圧縮効
率を向上させることができる。 （２） 動翼先端部近傍の背面における剥離域の形成低
減により、衝撃波の立つ位置を安定させ、圧縮比を大き
くすることができる。 （３） 上記により、高い流入マッハ数への適用性を向
上させることができる。 （４） 循環流路の配設により、動翼を加工することな
く最大の圧縮効率を得ることが容易になる。 （５） 循環流路を仕切壁によって多数箇所で区画する
ことにより、周方向への空気の流れの発生を抑制し、衝
撃波背後の境界層内の高圧流体を動翼の回転移動にとも
なって円滑に上流側に導き、一層効果的に圧縮機の圧縮
効率を向上させることができる。
ングによれば、以下のような効果を奏する。 （１） ケーシングの内面に循環流路を配設して、動翼
の回転域の後半分から前半分へと、空気を送り込むよう
にしているため、動翼先端部近傍の背面に剥離域が形成
されることを防止し、圧縮損失の発生を抑制して圧縮効
率を向上させることができる。 （２） 動翼先端部近傍の背面における剥離域の形成低
減により、衝撃波の立つ位置を安定させ、圧縮比を大き
くすることができる。 （３） 上記により、高い流入マッハ数への適用性を向
上させることができる。 （４） 循環流路の配設により、動翼を加工することな
く最大の圧縮効率を得ることが容易になる。 （５） 循環流路を仕切壁によって多数箇所で区画する
ことにより、周方向への空気の流れの発生を抑制し、衝
撃波背後の境界層内の高圧流体を動翼の回転移動にとも
なって円滑に上流側に導き、一層効果的に圧縮機の圧縮
効率を向上させることができる。
【図１】本発明に係るファン及び圧縮機のケーシングの
一実施例を示す要部の正断面図である。
一実施例を示す要部の正断面図である。
【図２】本発明に係るファン及び圧縮機のケーシングの
一実施例を示す展開状態の平面図である。
一実施例を示す展開状態の平面図である。
【図３】本発明に係るファン及び圧縮機のケーシングの
一実施例を示す側断面図である。
一実施例を示す側断面図である。
【図４】ガスタービンエンジンの構造例を示す正断面図
である。
である。
【図５】図４に示すガスタービンエンジンの圧縮機に発
生する衝撃波の状況を示す平面図である。
生する衝撃波の状況を示す平面図である。
【図６】図５の動翼に発生する剥離現象を示す平面図で
ある。
ある。
２ ファン・低圧圧縮機（圧縮機） ４ 高圧圧縮機（圧縮機） ９ ディスク １０ 動翼 １１ ケーシング １２ 圧縮流路 １３ 循環流路 １３ａ，１３ｂ 開口 １４ 環状溝 １５ 環状隔壁 １６ 仕切壁 Ｘ 衝撃波 Ａ 回転域
Claims (2)
- 【請求項１】 タービン圧縮機等における動翼（１０）
の回りに圧縮流路（１２）を囲んだ状態に配されるケー
シングであって、ケーシング（１１）の内面で動翼の回
転域（Ａ）の前半分と後半分との間に、これらを接続し
た状態の循環流路（１３）が配設されることを特徴とす
るファン及び圧縮機のケーシング。 - 【請求項２】 循環流路（１３）が、ケーシング（１
１）の内周面に沿って環状に形成されるとともに、該循
環流路に周方向に間隔をおいて仕切壁（１６）が配され
ることを特徴とする請求項１記載のファン及び圧縮機の
ケーシング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30524494A JPH08159097A (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | ファン及び圧縮機のケーシング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30524494A JPH08159097A (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | ファン及び圧縮機のケーシング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08159097A true JPH08159097A (ja) | 1996-06-18 |
Family
ID=17942773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30524494A Withdrawn JPH08159097A (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | ファン及び圧縮機のケーシング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08159097A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102162472A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-08-24 | 北京航空航天大学 | 一种多圆弧斜槽处理机匣 |
| CN102162471A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-08-24 | 北京航空航天大学 | 一种椭圆及圆弧斜槽处理机匣 |
| CN102606529A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-25 | 杭州诺沃能源科技有限公司 | 用于航空发动机压气机的处理机匣结构 |
| JP2016118165A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 株式会社Ihi | 軸流機械およびジェットエンジン |
| CN110566476A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-13 | 大连海事大学 | 一种旋转冲压压缩转子自循环机匣处理装置 |
-
1994
- 1994-12-08 JP JP30524494A patent/JPH08159097A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102162472A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-08-24 | 北京航空航天大学 | 一种多圆弧斜槽处理机匣 |
| CN102162471A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-08-24 | 北京航空航天大学 | 一种椭圆及圆弧斜槽处理机匣 |
| CN102606529A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-25 | 杭州诺沃能源科技有限公司 | 用于航空发动机压气机的处理机匣结构 |
| JP2016118165A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 株式会社Ihi | 軸流機械およびジェットエンジン |
| WO2016103799A1 (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 株式会社Ihi | 軸流機械およびジェットエンジン |
| EP3176442A4 (en) * | 2014-12-22 | 2018-03-21 | IHI Corporation | Axial flow device and jet engine |
| CN110566476A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-13 | 大连海事大学 | 一种旋转冲压压缩转子自循环机匣处理装置 |
| CN110566476B (zh) * | 2019-09-12 | 2021-12-31 | 大连海事大学 | 一种旋转冲压压缩转子自循环机匣处理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020305 |