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Study on Flow Fields in Variable Area Nozzles for Radial Turbines

International journal of fluid machinery and systems, v.1 no.1, 2008년, pp.47 - 56  

Tamaki, Hideaki (Turbo Machinery and Engine Technology Department IHI Corporation) ,  Unno, Masaru (Turbo Machinery and Engine Technology Department IHI Corporation)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The flow behind the variable area nozzle which corresponds to the flow at the leading edge of the impeller was measured with a 3-hole yaw probe and calculated with CFD. Two nozzle throat-areas were investigated. One is the smallest and the other is the largest opening for the variable nozzle. Test r...

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  • 1. In case of the smallest opening of the nozzle vane, the effect of the leakage flow through the nozzle vane becomes dominant in the flow field. Due to the leakage vortex produced, non-uniformity of the total pressure and flow angle in the entire pitch direction near the wall is generated.
  • 2. In case of the largest opening of the nozzle, the effect of the leakage flow on the flow field is small. In the pitch direction, there exists a low total pressure area that is considered to be caused by wake.
  • 3. The leakage flow increases as the nozzle opening decreases or the vane setting angle increases. The ratio of the leakage flow rate to the total flow rate is roughly proportional to the clearance at the same nozzle opening.
  • 4. For the largest opening, the pressure loss coefficient which is derived from the mixed out properties is almost independent of the nozzle clearance. The loss due to the nozzle clearance can be neglected.
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참고문헌 (8)

  1. P. L. Meitner and A. J. Glassman, 1980, “Loss Model for Off-Design Performance Analysis of Radial Turbines with Pivoting-Vane Variable-Area”, SAE Technical Papers 801135 

  2. D. Flaxington, D. T. Szczupak, 1982, “Variable area radial ?inflow turbine”, Turbocharging and Turbochargers, C36/82, IMechE, pp. 55-62 

  3. Y. Okazaki, N. Matsudaira et al., 1986, “A case of variable geometry turbocharger development”, Turbocharging and Turbochargers, C111/ 86, IMechE, pp. 191-195 

  4. K. Matsumoto, Y. Jinnai et al., 1998, “Development of variable geometry turbocharger for Diesel passenger car”, 6th International Conference on Turbocharging and Air Management Systems, C554/005/98, IMechE, pp. 329-346 

  5. H. Hayami, Y. Hyun et al., 1987, “Flow field in outlet of variable nozzle for radial turbine”, The Report of the Research Institute of Industrial Science, Kyushu University Report, No. 82, pp. 149-158 

  6. Y. Senoo, M. Yamaguchi, Y. Hyun and H. Hayami, 1987, “The influence of tip-clearance on the performance of nozzle blades radial turbines”, JSME International Journal, Vol. 30, No. 264, pp. 929-935 

  7. Y. Hyun, Y. Senoo, M. Yamaguchi and H. Hayami, 1988, “The influence of tip clearance on the performance of nozzle blades radial turbines (Experimental and performance prediction at three nozzle angles)”, JSME International Series 2, Vol.31, No.2, pp.258-262 

  8. E. M. Greitzer, C. S. Tan, M. B. Graf, 2004, “Internal Flow Concept and Applications”, Cambridge University Press, pp. 244-pp.258 

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