液体水素、LNG等の輸送に使われる極低温用ポンプに関して、今後、ロケット向け再利用型ターボポンプや液体水素供給用ポンプ、環境負荷低減のための高効率LNGポンプなどの開発が予定されている。液体水素、LNG等の輸送に使われる極低温用ポンプに関して、今後、ロケット向け再利用型ターボポンプや液体水素供給用ポンプ、環境負荷低減のための高効率LNGポンプなどの開発が予定されている。これらの種類のポンプについては、従来より産業用ポンプの開発研究成果の横通しが実施され実用化されてはいるが、前述の用途ではさらなる効率、信頼性の向上、運用範囲の拡大が求められる。液体密度の小さな液体向けターボポンプに関しては、羽根車の設計形状も流体密度の大きな産業用ポンプ、流体密度の小さな遠心圧縮機の両方の特徴が混在していて、効率、キャビテーション等の流体性能向上のための最適化手法が十分研究されてはいなく、内部流れの精査による性能改善の余地が残っている。本研究では、従来研究提案者が実施してきた遠心羽根車の内部流れ、キャビテーション性能改善の研究成果をベースに特に流体密度の小さな極低温流体用ターボポンプ課題を解明し、今後開発されるポンプの最適設計コンセプトを構築、性能向上に資する。ベンチマークの結果、角運動量を決めるインペラ出口角等の最適化は検討の余地があり、以下仕様のJAXA液体水素ターボポンプに関して検討を進めることとなった。得た特徴をコントロールすることができるようにパラメータ設定を実施した。要求仕様に合わせて羽根車を設計し、それらの負荷を変化させることにより羽根車の内部流れ、損失発生メカニズムの定量的変化を把握した。翼出口角を大きくすることにより高負荷化で下流ディフューザの損失が増加する。性能向上のためのポンプの反動度、負荷分担を明確にした。予測には、一次元損失モデルをベースとしたプログラムを作成し性能評価に用いた。ベースに設計した羽根車、ディフューザのさらに詳しい内部流れを把握した。内部流れの評価により代表寸法の最適化を図った。ターボポンプの設計手法をまとめ、最適設計結果のポンプ形状に関しては、効率、キャビテーション性能を設計点、非設計点で予測し、設計データベースとして整理する。流体密度に関しての設計手法もまとめる。検討し、さらなる効率、キャビテーション性能の向上を検討した。プロセス等が設計指針の他成果として残り、今後の流体機械開発に有用である。概要:ターボポンプの研究・開発、設計あるいは計画、運転、保守などに関係する技術者やターボポンプを勉学しようとする学生に、作動原理や機構を平易に解説し、かつ、最新の情報(とくに発展が目覚しい数値流体力学分野)や役立つ情報を含めた教科書、技術書。学生の教育にも使えるような内容として、作動原理や機構を平易に解説、また、最新情報も含んでいる。