エアベアリング用精密制御装置の開発に関する研究

空气轴承精密控制设备的开发研究

• 批准号: 22K03864
• 负责人: 屋我 実
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03864/
• 关键词: 遷音速ディフューザー; スロート; ピエゾ素子; 圧力変動抽出; エアベアリング; 高速流れ; 音速状態; 遷音速ディフューザー; スロート; ピエゾ素子; 圧力変動抽出; エアベアリング; 高速流れ; 音速状態

スロートにおける特異点を利用した圧縮性流体力学的な圧力変動の増幅を計算及び実験的に確認するための実験装置を作成した。まず計算においてピエゾに相当するメッシュを設定し、ピエゾが移動する境界条件を設定することでより実際に近い計算を実行した。その結果スロートに開けたスリットを通して圧力変動が抽出できることを確認した。その計算においては、ピエゾ素子のスリットにおける圧力変動の応答を調べるため、ピエゾ素子に相当するメッシュの移動周波数を変えたり、移動する振幅を変化させた計算を行い、ピエゾ素子の振幅がスリット外側における圧力変動に大きく影響することが分かった。なおメッシ移動は正弦波関数を入力としているが、スリットにおける圧力変動はわずかに正弦波からずれていることが分かった。これはピエゾ素子に相当するメッシュの形状が矩形であるため、流れ方向に沿って上流側と下流側の角から発生する圧縮波と膨張波の影響と考えられるが、詳細はより細かいメッシュを用いた計算を実施して確認する必要がある。またその結果を確認するため計算に用いたCADデータをもとに実験装置を設計し、付属の工作工場に設置されているマシニングセンターによってアクリルで作成した。さらにスロート近傍や上流よどみ点、スリットの外側の圧力変動を測定することが可能となり、予備実験において、スリットよりわずかではあるがピエゾ素子に連動した圧力変動が確認できた。ただしその可視化はアクリル板の屈折率の関係から明確な可視化はまだできていないが、今後アクリル板を慎重に選定することで、実験と比較できる程度の可視化を実施する予定である。

创建了一个实验装置，以计算和实验确认使用喉咙中的奇异性的可压缩流体动力压力波动的扩增。首先，在计算中，设置了对应于压电的网格，并设置了压电速度移动的边界条件，从而执行一个更接近实际值的计算。结果，可以通过喉咙中打开的缝隙来提取压力波动。在该计算中，为了检查压电元件缝隙中压力波动的响应的响应，进行了计算，在该计算中，网格的运动频率与压电元件相对应，并且移动振幅变化了，并且发现压电元件的振幅对裂缝以外的压力波动具有重大影响。尽管消息传递运动将正弦波函数用作输入，但发现狭缝中的压力波动与正弦波略有偏差。这被认为是沿流动方向从上游和下游角产生的压缩波和膨胀波的效果，因为与压电元件相对应的网格是矩形的，但是需要通过使用Finer Meshes进行计算来确认细节。此外，为了确认结果，实验设备是基于用于计算的CAD数据设计的，并是使用安装在连接机器工厂安装的加工中心创建的。此外，还可以测量喉咙附近，上游停滞点以及缝隙外的压力波动，在初步实验中，确认了与压电元件相关的压力波动，尽管略高于缝隙。但是，尽管由于丙烯酸板的折射率之间的关系尚未进行明显的可视化，但我们计划通过仔细选择丙烯酸板来将可视化与可以与实验进行比较的水平。