風洞試験での柔軟構造・流体連成計測法の開発と超音速パラシュート周りの流体現象解明

开发风洞试验中的柔性结构/流体相互作用测量方法并阐明超音速降落伞周围的流体现象

基本信息

批准号：
15J10969
负责人：
田口正人
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J10969/
关键词：
流体構造連成超音速流れパラシュート

项目摘要

本研究の目的は、超音速パラシュートのような流体中の柔軟構造物に対して実験的解析手法を与え、その空力特性を解明することにある。昨年度までに、柔軟構造の風洞試験に適用可能な感温塗料法を確立し、実際に風洞試験に適用した。しかしながら、形状を定量的に計測するには至っておらず、手法のさらなる改良が必要であった。そこで本年度は、ステレオカメラによる感温塗料計測を行い、温度計測を行いながらにして模型の３次元形状を計測できる様に手法を改良した。具体的には、模型表面に塗布した感温塗料法の塗り斑（または補助的に塗布したランダム模様）を利用し、画像解析によりテンプレートマッチングおよび位置情報の３次元復元を行った。これと同時に感温塗料の画像解析・補正を行い、表面温度を求めた。計測精度のさらなる改良は必要であるが、温度・３次元形状の定量的な同時計測を可能にした。この方法論自体は感圧塗料法による圧力計測にも転用可能である。しかしながら、変形を伴う系における非定常圧力変動を計測するには、感圧塗料の応答速度を高める必要があり、これを達成するには別の技術的工夫が必要である。したがって、本研究においては感圧塗料と形状計測を組み合わせた手法の確立には至らなかった。将来的な展望として、非定常感圧塗料を前提とした圧力・形状同時計測、およびこれを応用した、超音速パラシュートなど流体構造連成を伴う風洞試験模型周りの空力特性の実験的手法による解明が期待できる。

这项研究的目的是为诸如超音速降落伞等流体的柔性结构提供实验分析技术，以阐明其空气动力学特性。到去年，建立了一种温度敏感的油漆方法，该方法可以应用于柔性结构的风洞测试，并实际上应用于风洞测试。但是，尚未实现定量测量，并且需要对该方法进行进一步的改进。因此，今年，我们改进了该方法，以便可以使用立体声摄像头测量温度敏感的油漆，并且可以在测量模型的三维形状时进行温度测量。具体而言，使用应用于模型表面的涂料（或辅助随机模式），对位置信息进行了模板匹配和三维恢复。同时，进行了对温度敏感涂料的图像分析和校正以确定表面温度。必须进一步提高测量精度，但是已经使温度和三维形状的定量同时测量成为可能。该方法本身也可以使用压力敏感的油漆方法来测量压力。但是，为了测量变形系统中不稳定的压力波动，有必要提高压力敏感涂料的响应速度，并需要其他技术独创性才能实现这一目标。因此，在这项研究中，我们没有建立一种结合压力敏感的油漆和形状测量的方法。未来的前景包括基于非态压力敏感涂料的同时压力和形状测量，以及实验方法，以阐明与超音速降落伞等流体结构偶联的风隧道测试模型周围的空气动力学特性。