Control of Boundary-Layer Transition for Skin Friction Drag Reduction of Aircraft by Plasma Actuator

等离子体致动器控制边界层转变以减少飞机表面摩擦阻力

基本信息

批准号：
20KK0104
负责人：
松野隆
金额：
$ 11.98万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-10-27 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20KK0104/
关键词：
流体制御境界層乱流遷移後退翼プラズマアクチュエータ

项目摘要

後退翼の横流れ不安定による乱流遷移について，旅客機の飛行条件でも利用可能なプラズマアクチュエータ (PA) による制御手法を確立することを目的として研究を行っている．本年度は，横流れ制御に最適化した極低擾乱PAの開発，およびPAの運動量付加により想定されたメカニズム通りに遷移が生じているか実験による調査と，プラズマ孤立擾乱素子の提案・開発を行った．PAの開発については，導電性ナノ粒子塗装を用いた境界層制御用PA電極を風洞試験へ適用し影響を調査した．低速風洞を用いて，30m/s程度の気流条件で翼前縁の境界層の薄い部位に設置したPAの擾乱と運動量付加の影響を，熱線風速計およびIR画像解析を主とする流体計測により調べた．その結果，本条件では製作した厚み5μm程度のPA電極は流れの構造を乱さず，また運動量付加時には従来の素子同様に遷移遅延が達成できることを示した．流体解析の結果，ベース流れは強い横流れ不安定による縦渦が生じ，これが二次不安定により崩壊することで乱流遷移に至る一連のプロセスが明らかになった．PAによる運動量付加時には，横流れ自体が抑制され，異なる機序で乱流に至るプロセスが昨年度の研究成果から予想された通りに生じていた．高速大スケールでの遷移制御性能を調べるためにはこの遷移プロセスを回避する必要があるため，本試験の知見は来年度研究に活かされる．プラズマ孤立擾乱素子については，先行研究で風洞試験では効果が示されている物理的な孤立擾乱素子を大気圧非平衡プラズマの微小ドットで置き換えることを目的として提案・開発した．ドット生成手法を検討・実装し，風洞試験において遷移に干渉するのに十分な擾乱が生じることと，ドット間隔に依存し遷移位置が変化させられることを実証できた．

由于不稳定的不稳定翅膀，我们正在对湍流过渡进行研究，目的是使用乘客飞机的飞行条件下使用的血浆执行器（PA）建立控制方法。在这个财政年度，我们通过尝试开发用于水平控制和增加PA的迁移率的极低干扰PA的开发，并提出和发展血浆分离随机元件，进行了实验调查。关于PA的发展，将使用导电纳米颗粒油漆的PA电极对边界层控制的效果应用于风洞测试，并研究了撞击。使用低速风隧道，PA干扰的效果以及在约30 m/s的前边缘边界层的薄片中安装的动量量，主要通过测量流体对于热射线风速表和IR图像分析。结果，在这种情况下，厚约5μm的PA电极不会干扰流量结构，并且当添加运动量时，可以将过渡延迟作为常规元素实现。由于流体分析的结果，低音流是由于强烈的水平流动而导致的垂直漩涡，并且一系列导致湍流过渡的过程通过次级不稳定崩溃来揭示。当PA添加练习时，侧向流本身被抑制，并且导致不同机制的湍流的过程正如去年的研究结果所预期的那样。为了检查高速大规模的过渡控制性能，有必要避免这种过渡过程，因此该测试的知识将在明年的研究中使用。提出并开发和开发血浆分离障碍元件，目的是替换在风洞试验中显示的物理分离障碍元件，并带有一小点非平衡血浆。我们考虑并实施了点生成方法，并证明了风洞测试的过渡中发生了足够的干扰，并且由于DOT间隔而改变了过渡位置。

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

無擾乱プラズマアクチュエータによる後退翼境界層の横流れ遷移制御

使用原状等离子体致动器控制后掠翼边界层的横向流动转变

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
吉見郁哉，三輪祐登，福嶋裕貴，秦力也，松野隆
通讯作者：
吉見郁哉，三輪祐登，福嶋裕貴，秦力也，松野隆

フォトリソグラフィを利用したプラズマアクチュエータへの微細電極の作成

使用光刻技术为等离子体执行器创建精细电极

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ikuya Yoshimi;Yuto Miwa and Takashi Matsuno;足立翔，松野隆，松永忠雄
通讯作者：
足立翔，松野隆，松永忠雄

多自由度を有する物理形状定義手法の空力制御デバイス・形状統合最適化への適用

多自由度物理形状定义方法在气动控制装置/形状集成优化中的应用

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fauzi Aynul Sakinah Ahmad;Hamidah Nur Laila;Kitamura Shota;Kodama Taiga;Sonda Kosuke;Putri Ghina Kifayah;Shinkai Takeshi;Ahmad Muhammad Sohail;Inomata Yusuke;Quitain Armando T.;Kida Tetsuya;岡田慎太郎，松野隆，金崎雅博
通讯作者：
岡田慎太郎，松野隆，金崎雅博

Control of boundary-layer transition using plasma actuator with serrated electrode based on discrete roughness elements technique

基于离散粗糙度元技术的锯齿状电极等离子体激励器边界层转变控制