報告書番号

M11006

タイトル（和文）

ガスタービン動翼の膜冷却性能に及ぼす内部冷却構造の影響評価 ―第2報 熱伝達率による評価―

タイトル（英文）

Effects of Inner Structure of Gas Turbine Blades on Film Cooling Performance -Part2 Evaluation of Heat Transfer Coefficient-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高効率でCO2排出量が少ないLNG焚きガスタービンコンバインドサイクルに対する更なる高効率化へのニーズは高く，主機であるガスタービンの効率向上には冷却技術の果たす役割が大きい。当研究所では，より高性能な翼冷却構造の構築を目指し，翼の膜冷却について，断熱膜冷却効率を実験的，数値解析的に評価することで，翼内部の伝熱促進リブの配置によって膜冷却性能が向上する可能性を示唆した。さらに，膜冷却性能の評価指標である熱流束を算出するためには，断熱膜冷却効率に加え，熱伝達率の情報が必要不可欠となる。本報告は，タービン翼の内部冷却流路と膜冷却を模擬した平板膜冷却を対象として，伝熱促進リブの配置によって変化する熱伝達率分布を取得し，既報の膜冷却効率とともに熱流束低減率を算出することで，リブ配置が膜冷却性能に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。熱伝達率計測の結果，膜冷却面の熱伝達率はリブ配置によらず，膜冷却が無い場合よりも大きく，吹出比とともに増大することを確認した。また， リブ配置の違いによって，特徴的な局所分布となることが明らかとなり，既報などで，示唆されたRib1 の優位性を，熱伝達特性からも実験的に明らかにすることができた。既報による断熱膜冷却効率，および本報の熱伝達率から，リブ配置によって変化する熱流束低減率について，実機翼の伝熱場を想定して評価した結果，Rib1の低吹出比における熱負荷低減効果が大きいことが明らかとなった。本実験結果の評価範囲においては，高性能な冷却構造の構築に向けては，熱伝達率分布よりRib2 に対する優位性が確認されたRib1の配置に対し，高吹出比側の性能に改善の余地が残されていることが示された。

概要 （英文）

Gas turbine combined cycle power generation has high thermal efficiency and is low levels of carbon dioxide emissions. So the thermal effectiveness of gas turbine is called for further increasing. Cooling technology plays an important role in the improvement of gas turbine efficiency. And proposal of higher efficiency cooling methods are demanded. We clarified that an influences of internal rib orientation on the film effectiveness and indicated the potential of cooling performance improvement. However, for evaluation of the cooling performance based on heat flux, acquiring heat transfer coefficient data is absolutely necessary.
So the aim of this study is to acquire the heat transfer coefficient data on the film cooled surfaces which is modeling an actual turbine blade and to clarify the influences of internal rib orientation on the heat flux reduction effect of film cooling.
From the experimental results, it has been clarified that the heat transfer coefficients on film cooled surface are characteristic distribution due to internal rib orientations. There are uniform distributions and non-uniform distributions. And heat flux reductions have been estimated with the film effectiveness obtained at a companion report.

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