エンジンスケールのタービンステージにおける赤外線熱伝達係数の測定

要旨 本論文では、DLRゲッティンゲンのNG-Turb施設におけるエンジンスケールの部分冷却タービンステージで、赤外線サーモグラフィーを用いて全域の熱伝達係数の測定を行った成果を示す。これは、欧州委員会資金提供のFACTORプログラムの一環として実施された。全域熱伝達係数の測定は、燃焼室の乱流、ホットスポットの位置と移動がタービンステージの熱伝達に与える影響を考慮するために必要であり、これは最先端の設計手法にとって依然として課題である。静止したバインとストラット、及び回転するブレードのフレームで測定が行われた。本研究では、従来の瞬時測定法と新しい位相ベースの技術を活用している。位相ベースの技術は、振動する流体と壁温度の位相シフトを利用し、これは局所的な熱伝達係数に応じて変化する。従来の瞬時法と比較して、位相ベースのアプローチは空間分解能を桁違いに向上させ、測定ノイズやキャリブレーションエラーに対するロバスト性を高め、加熱電力の入力を低下させる。測定方法論は詳細に説明され、フィルム冷却ノズルガイドバイン、ローターブレード、および低圧ストラットの全域ヌッセルト数が示される。測定の調整により、フィルム冷却噴射、衝撃境界層相互作用、境界層遷移、及びチップリーク流が局所熱伝達係数に与える影響を解明することが可能となる。