Study on development of experimental method for estimating blade deformation of elastic model propellers.

弹性模型螺旋桨叶片变形估算实验方法开发研究

• 批准号: 22K04554
• 负责人: 澤田 祐希
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• 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-22K04554/
• 关键词: 3D PTV; 弾性プロペラ; キャビテーション; 変形量計測; 3次元形状計測; プロペラキャビテーション; 翼変形量計測

本研究で用いる三次元粒子像追跡法(3D-Particle Tracking Velocimetry：以降3D-PTV)は、主にトレーサーを用いた流場解析に使用される計測法であるが、粒子の変位量から速度を求めることから、変形を伴う高速移動物体の変位量が計測可能である。そのため、弾性変形する樹脂製プロペラに対し、翼面に標点を塗布し、その標点を粒子として3D-PTV解析を行うことで、翼面の多点計測が可能であり、高精細な変形量計測データの取得が可能である。本年度では、以下の内容を実施した。3D-PTVを用いた計測システムを構築し、空気中において変位物体を対象とした計上計測を実施し、計測精度の検証を行った。3D-PTVによる変位計測の精度検証として、2台の同期撮影が可能なカメラを用いて、校正板標点および曲面を持つプロペラ静止翼を対象とした空気中多点計測を実施した。校正板はX,Y,Z軸の3方向にトラバース可能であり、変位計測の際は複数パターンの標点を撮影し、それぞれの変位量の精度検証を実施した。本研究の主な計測対象である樹脂製弾性プロペラは水中にて作動するものであるが、空気中にて曲面を持つ物体の変位が計測できれば、水中であっても計測が可能である。静止翼の計測では、半径比ごとの翼面既知座標に標点を塗布し、角度変更した複数パターンの翼面を撮影し、変位量計測の計測精度を検証した。今後は水中にて作動する樹脂製弾性プロペラを対象として、3D-PTVによる翼変形量計測を実施し、組合せラインCCD法との同時計測を実施する。

本研究中使用的3D粒子跟踪速度计（以下称为3D-PTV）是一种用于使用示踪剂的流场分析的测量方法，但是由于速度是根据颗粒的位移量确定的，因此可以测量具有较高速度移动对象量的较高速度移动对象的量。因此，通过将标记点应用于机翼表面上的弹性变形树脂螺旋桨，并使用标记点作为颗粒进行3D-PTV分析，可以实现机翼表面的多点测量，并可以获得高定义变形测量数据。今年，实施了以下内容：构建了使用3D-PTV的测量系统，并对空气中的位移对象进行了测量，并验证了测量精度。为了使用3D-PTV验证位移测量的准确性，使用两个能够同步摄影的摄像机对空气进行了多点测量，靶向带有校准板点和弯曲表面的校准式固定机翼。校准板可以以三个方向X，Y和Z轴遍历，并且在进行位移测量时，拍摄了指示点的多种模式，并验证了每个位移量的精度。树脂弹性螺旋桨是本研究中测量的主要对象，在水中运行，但是如果可以在空气中测量具有弯曲表面的物体的位移，则可以在水下进行测量。在固定叶片的测量中，将标记点应用于每个半径比的已知刀片表面坐标，并拍摄了具有不同角度的刀片表面的多种模式，以验证位移测量的测量准确性。将来，将使用用于在水中运行的树脂弹性螺旋桨的3D-PTV测量机翼变形量，并使用组合线CCD方法同时进行测量。