目次
　
第１章　序　論…………………………………………………………………………………… 1
　　1.1　まえがき ……………………………………………………………………………… 2
　　1.2　本研究の背景 ………………………………………………………………………… 2
　　1.3　本研究の意義と目的 ………………………………………………………………… 6
　　1.4　本論文各章の概要 …………………………………………………………………… 7
　
第２章　蒸気タービン段落内に発生する湿り蒸気流問題…………………………………… 8
　　2.1　まえがき ……………………………………………………………………………… 9
　　2.2　湿り蒸気流によって発生するタービン性能の低下 ……………………………… 9
　　2.3　湿り蒸気流によって発生する動翼等のエロージョンによる信頼性の低下…… 10
　　　　2.3.1　蒸気タービン段落内で発生するエロージョン…………………………… 10
　　　　2.3.2　動翼のエロージョン………………………………………………………… 11
　
第３章　蒸気タービン段落内に於ける湿り蒸気流の挙動解析 …………………………… 13
　　3.1　まえがき……………………………………………………………………………… 14
　　3.2　水滴の発生…………………………………………………………………………… 14
　　3.3　静翼の翼列通路に於ける水滴挙動………………………………………………… 20
　　　　3.3.1　解析手順……………………………………………………………………… 21
　　　　3.3.2　静翼入口の水滴分布解析…………………………………………………… 21
　　　　3.3.3　静翼通路内の水滴挙動解析………………………………………………… 24
　　　　3.3.4　静翼表面上への水滴の集積率解析………………………………………… 26
　　3.4　静翼後縁端近傍に於ける水滴挙動………………………………………………… 28
　　　　3.4.1　試験装置……………………………………………………………………… 30
　　　　3.4.2　実機蒸気タービンとの相似則……………………………………………… 31
　　　　3.4.3　試験結果および考察………………………………………………………… 36
　　　　　　3.4.3.1　粗大水滴の噴出（Primary atomization）パターン …………… 37
　　　　　　　　3.4.3.1.1　高速度カメラによる可視化法の問題点…………………… 37
　　　　　　　　3.4.3.1.2　可視化結果および考察……………………………………… 38
　　　　　　3.4.3.2　最大噴出水滴直径…………………………………………………… 40
　　　　　　3.4.3.3　Secondary atomizationの発生条件 ……………………………… 40
　　　　　　3.4.3.4　粗大水滴の噴出周期………………………………………………… 42
　　　　　　3.4.3.5　粗大水滴の平均直径………………………………………………… 44
　　　　　　　　3.4.3.5.1　平均水滴直径の定義………………………………………… 44
　　　　　　　　3.4.3.5.2　パルスレーザ・ホログラフィによる可視化法…………… 45
　　　　　　　　3.4.3.5.3　可視化結果および考察……………………………………… 47
　　　　　　3.4.3.6　粗大水滴径分布……………………………………………………… 49
　　　　　　　　3.4.3.6.1　分布関数の検討……………………………………………… 49
　　　　　　　　3.4.3.6.2　可視化結果および考察……………………………………… 50
　　3.5　静・動翼間に於ける水滴挙動……………………………………………………… 51
　　　　3.5.1　水滴の運動方程式…………………………………………………………… 51
　　　　3.5.2　ノズルウェーク中心軸上に於ける水滴の加速状況の解析……………… 52
　　　　3.5.3　Secondary atomization後の水滴挙動解析 ……………………………… 53
　　　　　　3.5.3.1　Secondary atomizationの所要時間 ……………………………… 53
　　　　　　3.5.3.2　Secondary atomization後の平均水滴直径 ……………………… 54
　　　　　　3.5.3.3　Secondary atomization後の水滴分布の推定 …………………… 56
　　3.6　動翼の翼列通路に於ける水滴挙動………………………………………………… 57
　　3.7　動翼後縁後流に於ける水滴挙動…………………………………………………… 59
　
第４章　蒸気タービン段落内の湿り蒸気流計測技術の開発 ……………………………… 61
　　4.1　まえがき……………………………………………………………………………… 62
　　4.2　湿り度計測用プローブの開発……………………………………………………… 63
　　　　4.2.1　計測原理……………………………………………………………………… 63
　　　　4.2.2　プローブの構成と計測システム…………………………………………… 64
　　　　4.2.3　プローブのキャリブレーション…………………………………………… 68
　　4.3　粗大水滴径分布計測用プローブの開発…………………………………………… 70
　　　　4.3.1　プローブの構成……………………………………………………………… 71
　　　　4.3.2　プローブの作動原理………………………………………………………… 71
　　　　4.3.3　粗大水滴分布の解析………………………………………………………… 72
　　4.4　水滴挙動観察用プローブ（ファイバスコープ）の開発………………………… 72
　　　　4.4.1　プローブの構成……………………………………………………………… 73
　　　　4.4.2　プローブによる可視化システム…………………………………………… 74
　
第５章　実機蒸気タービン内の湿り蒸気流の計測結果 …………………………………… 75
　　5.1　まえがき……………………………………………………………………………… 76
　　5.2　最終段静翼後縁端近傍に於ける水滴挙動の観察結果…………………………… 76
　　5.3　最終段静翼後縁端の下流に於ける粗大水滴分布の計測結果…………………… 77
　　5.4　最終段動翼の下流に於ける湿り度分布の計測結果……………………………… 80
　　5.5　最終段ドレンキャッチャ内に於ける水滴挙動の観察結果……………………… 80
　
第６章　動翼の耐エロージョン性の予測・評価 …………………………………………… 82
　　6.1　まえがき……………………………………………………………………………… 83
　　6.2　実機のエロージョン状況調査……………………………………………………… 83
　　　　6.2.1　対象ユニット………………………………………………………………… 83
　　　　6.2.2　動翼材料……………………………………………………………………… 84
　　　　6.2.3　実績調査……………………………………………………………………… 84
　　6.3　実機タービン内部の水滴挙動……………………………………………………… 85
　　　　6.3.1　水滴挙動の観察結果とエロージョン発生位置との関係………………… 85
　　　　6.3.2　エロージョンを発生する粗大水滴の性状………………………………… 85
　　6.4　材料のジェットエロージョン試験………………………………………………… 86
　　　　6,4.1　試験装置と試験条件………………………………………………………… 86
　　　　6.4.2　試験結果……………………………………………………………………… 86
　　　　　　6.4.2.1　エロージョンによる減肉深さ……………………………………… 86
　　　　　　6.4.2.2　エロージョンによる体積減………………………………………… 87
　　　　　　6.4.2.3　断面ミクロ組織……………………………………………………… 87
　　　　　　6.4.2.4　試験結果の考察……………………………………………………… 87
　　6.5　エロージョンによる減肉深さの予測・評価式…………………………………… 88
　　6.6　実機に於ける動翼エロージョンの解析…………………………………………… 89
　　　　6.6.1　翼群のツイストバック……………………………………………………… 89
　　　　6,6.2　粗大水滴の直径と速度との関係…………………………………………… 90
　　　　6.6.3　動翼に衝突する粗大水滴の総量と衝突速度……………………………… 91
　　　　　　6.6.3.1　T-1翼に衝突する粗大水滴の総量Ｗ1の推定……………………… 91
　　　　　　6.6.3.2　T-2翼に衝突する粗大水滴の総量Ｗ2の推定……………………… 92
　　　　　　6.6.3.3　粗大水滴の動翼への衝突速度ＶLiの推定………………………… 92
　　　　6.6.4　動翼のエロージョンによる減肉深さの推定……………………………… 92
　　　　6.6.5　解析結果および考察………………………………………………………… 93
　　6.7　予測・評価結果のまとめ…………………………………………………………… 94
　
第７章　蒸気タービン段落内に於ける湿り蒸気流問題の対策検討 ……………………… 96
　　7.1　まえがき……………………………………………………………………………… 97
　　7.2　スリット付き静翼の構造…………………………………………………………… 97
　　7.3　翼根リングスリットの構造………………………………………………………… 99
　　7.4　湿分除去性能の確認試験 ………………………………………………………… 100
　　　　7.4.1　試験装置 …………………………………………………………………… 100
　　　　7.4.2　湿分除去性能の計測システム …………………………………………… 101
　　　　7.4.3　湿分除去性能の計測結果および考察 …………………………………… 102
　
第８章　結　論………………………………………………………………………………… 104
　
参考文献………………………………………………………………………………………… 110
　
筆者の執筆論文（共著論文を含む）………………………………………………………… 119
　
記号一覧………………………………………………………………………………………… 122
　
表 一 覧………………………………………………………………………………………… 128
　
図 一 覧………………………………………………………………………………………… 131
　
表 図 集………………………………………………………………………………………… 137
　
謝　　辞