動的乱流格子と直動装置の併用による強乱流場の生成

利用动态湍流网格和直线运动装置生成强湍流流场

• 批准号: 20K04933
• 负责人: 溝口 誠
• 金额: $ 2.33万
• 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04933/
• 关键词: 気流乱れ強さ; 風洞試験手法; 環境じょう乱生成; 空気力測定; 半裁実験; 動的乱流格子; 強乱流場生成; 空力測定; 強乱場生成; 風洞試験法; 低レイノルズ数; 空力特性; 気流乱れ強さ; 風洞試験手法; 環境じょう乱生成; 空気力測定; 半裁実験; 動的乱流格子; 強乱流場生成; 空力測定; 強乱場生成; 風洞試験法; 低レイノルズ数; 空力特性

本研究では乱流生成装置の一種である動的乱流格子を用いた風洞実験に模型直動装置を組み込むことで，模型と気流の相対速度を調整可能とし，様々な強さの乱流場を実現する実験手法の開発に取り組んでいる．2020年度に行った研究では，直動装置を利用した実験手法が乱れ強さの調整に有効であることを確認した．また，2021年度には，並進する実験模型に働く空気力の測定を実現するために，力センサの導入と測定用風路の延長を行った．そのうえで風洞実験を行って，並進する模型に働く空気力測定の実現可能性を調べ，揚力測定が妥当に行えること，乱れ強さに伴う揚力係数の変化が観察可能なこと，ならびに，動的乱流格子単体よりも大きな乱れ強さが実現できることを明らかにした．一方で，2021年度の研究では抗力測定とその評価まで至らなかった．また，実験システムとしての妥当性は示せたものの，測定される空気力は実験模型に働くものだけでなく，模型と並進機構を接続する支持部の影響が多く含まれているものであった．2022年度には，まず，これまで得られた動的乱流格子ならびに並進機構を用いた実験手法に関する研究成果をまとめて二編の論文を投稿した．また，精度のよい抗力測定を実現するため，力センサの更新と並進機構の改善を行った．そのうえで改めて風洞実験を行って，本研究で提案した手法によって揚抗力と乱れ強さの関係が広い範囲で評価できることを実証した．また，模型と並進機構の間に翼端板を設置できるように並進機構の改造を行い，模型単体の空気力評価を実現する準備を行った．現在は，2022年度に得られた成果をまとめつつ，翼端板を設置した状態での風洞実験を行い，その成果を整理し，研究成果としてまとめる準備をしている．

在这项研究中，我们正在开发一种实验方法，该方法可以通过将模型的直接运动装置纳入风洞实验，并使用动态湍流晶格，一种湍流生成设备，并实现各种强度的湍流场来调整模型和气流的相对速度。 2020年在2020年进行的一项研究证实，使用线性运动装置的实验方法可有效调节湍流强度。此外，在2021财年中，引入了力传感器，并扩展了测量气道，以实现对转化实验模型作用的空气动力的测量。然后，我们进行了风洞实验，以研究在翻译模型上起作用的空气动力学测量的可行性，并透露可以合理地进行升力力测量，可以观察到由于湍流强度而引起的升力系数的变化，并且可以实现比单独的动态湍流效应实现更大的湍流强度。另一方面，2021年的研究未达到阻力测量和评估。此外，尽管证明其作为实验系统的有效性，但测得的空气动力不仅对实验模型作用，而且还包括将模型连接到翻译机制的支持部分的大量影响。在2022年，我们首先提交了两篇论文，总结了使用动态湍流晶格和最新获得的翻译机制的实验方法研究结果。此外，为了实现准确的阻力测量，更新了力传感器并改善了翻译机制。然后，我们进行了一项风洞实验，并证明可以使用本研究中提出的方法在广泛的区域评估举重和干扰强度之间的关系。此外，对翻译机制进行了修改，以便可以在模型和翻译机制之间安装机翼尖端，并进行准备以实现对模型的空气动力学评估。目前，虽然总结了2022年获得的结果，但我们正在使用安装的机翼尖端进行风洞实验，对结果进行整理，并准备以研究结果总结它们。