Measurement of Flow Fields and Aerodynamics of Transonic Three-Dimensional Biplane Using Light Field Optics

利用光场光学测量跨音速三维双翼飞机的流场和空气动力学

• 批准号: 21K04495
• 负责人: 樫谷 賢士
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04495/
• 关键词: 可視化; シュリーレン; 風洞試験; 空力特性; 超音速複葉翼; ライトフィールド光学系; シュリーレン法; 三次元流れ; ライトフィールド光学; 空力測定技術; 遷音速流れ; ブーゼマン複葉翼; 抵抗低減; 可視化; シュリーレン; 風洞試験; 空力特性; 超音速複葉翼; ライトフィールド光学系; シュリーレン法; 三次元流れ; ライトフィールド光学; 空力測定技術; 遷音速流れ; ブーゼマン複葉翼; 抵抗低減

令和4年度は，ライトフィールドカメラによる風洞実験への適用にむけた基礎実験，Staggerを持つブーゼマン複葉翼の空力特性に関する実験を実施した．ライトフィールドカメラによる風洞実験への適用に関する実験では，画像解析により流れ場の奥行方向の定量的な精度評価を実施した．その結果，本解析によると流れ場の位置検出精度は，物体検出より誤差が大きくなることが明らかになった．次に，ブーゼマン複葉翼の遷音速における抵抗低減技術として，Stagger形態に着目し風洞実験を遷音速および低速風洞おいて実施した．遷音速風洞実験では，間欠式の遷音速風洞として衝撃波管を用いた．測定部は高さ150mm幅60mmの矩形である．また，Staggerを持つブーゼマン複葉翼の食い違い距離は，設計マッハ数1.7の翼間距離に対して0，0.25，0.5とした．主流マッハ数は0.6，0.7，0.8とし，レイノルズ数は衝撃波管の高圧室圧力を調整することで2.85x10^5の一定になるように調整した．迎え角は0°である．その結果，食い違い距離が大きくなると，翼間の速度および密度変化が緩和され翼の抵抗が低減することが実験的に明らかになった．さらに本実験では，翼間に発生する衝撃波の非定常な挙動をはじめて実験的に明らかにした．翼間衝撃波の非定常現象の解明は今後の課題である．また，低速風洞による実験では，測定部幅150mm高さ1500mmの低速風洞を用いた．Staggerによる食い違い距離は遷音速風洞の実験と同じで，風速15m/s，レイノルズ数は2.1x10^5である．実験では風洞天秤による空力計測を実施した．その結果，Stagger形態のブーゼマン複葉翼は迎え角30°まで失速しないこと，食い違い距離が大きくなると複葉翼の全揚力と全抵抗に対する下翼の割合が小さくなど新たな知見を得た．

在2022年，我们进行了基本的实验，用于使用光场摄像头应用于风洞实验，并进行了对Bouzemann化合物的空气动力学特性的实验。在使用光场摄像机应用于风洞实验的实验中，使用图像分析对流场深度方向进行了定量准确性评估。结果，该分析表明，流场的位置检测的准确性大于对象检测的准确性。接下来，我们在跨音速和慢速风隧道中进行了风洞实验，重点是交错形态，作为一种在Bouzemann复合机翼的跨音速速度下降低电阻的一种技术。在跨气隧道实验中，冲击波管用作间歇性的跨声音隧道。测量部分是矩形形状，高度为150mm，宽度为60mm。此外，对于设计马赫数字1.7的交织距离，布齐曼复合机翼的差异设置为0、0.25和0.5。主流马赫数设置为0.6、0.7和0.8，并通过调节冲击管的高压腔室压力来调整雷诺数在2.85x10^5处的恒定。攻击角度为0°。结果，经过实验表明，当差异距离增加时，叶片之间的速度和密度变化就会减轻，并且叶片的电阻会降低。此外，在该实验中，我们首先在实验中揭示了翅膀之间产生的冲击波的不稳定行为。阐明非平稳地冲击波的非平稳现象是未来的挑战。此外，在使用低速风洞的实验中，使用了150毫米宽度且高度为1500 mm的低速风洞。交错的差异距离与带有跨声音风洞的实验相同，风速为15 m/s，雷诺数为2.1x10^5。在实验中，使用风洞平衡进行空气动力学测量。结果，获得了新的发现，例如，交错形的布泽曼化合物机翼不会停滞到30°的攻击角，并且当差异距离增加时，下翼​​与化合物的总升力和总电阻的比例很小。