先端的イメージングと非接触磁力支持技術による物体周りの流体力・騒音発生機構の解明

使用先进的成像和非接触式磁支撑技术阐明物体周围的流体力和噪声产生机制

• 批准号: 22KJ0175
• 负责人: 横田 翔
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0175/
• 关键词: 鈍頭物体; 非圧縮性流れ; 磁力支持天秤装置; 粒子画像流速測定法; 感圧塗料計測

気流と平行な円柱後流の2次元3成分速度場をステレオPIV計測により取得し，特徴的な流体構造の調査を進めた．また，次年度に計画していた感圧塗料計測による円柱背面の圧力変動場を前倒しで取得した．ステレオPIVによる速度場計測の結果について，時間平均速度場から、実験において流れへの干渉がなく、円柱後流がきれいな軸対称流れであることを示した。瞬間速度場からは後流位置および速度場モード分解の結果を示した。後流位置の周波数スペクトルは、無次元周波数0.135に明確なピークを示し、大規模渦放出と呼ばれる特徴的な後流構造をよく表すことを先行研究の報告と併せて確認した。モード分解からは、軸対称変動である再循環バブルポンピングと、反対称変動である大規模渦放出によるモードを特定した。特に大規模渦放出に相当するモードからは、らせん渦構造の巻き方向の切り替わりが見られた。固有値スペクトルからは大規模渦放出に相当する周方向波数1, PODモード1が，本研究で計測した範囲においては円柱背面からの距離に関わらず支配的なモードとなることがわかった．圧力場計測の結果については，速度場と同様のモード分解適用により大規模渦放出による変動と思われる分布が観察された。次年度にモード係数の時間変化から周波数解析を行い，速度場の解析と同様にモード間の相互関係を調査する．

我们利用立体PIV测量获得了与气流平行的圆柱形尾流的二维三分量速度场，并研究了特征流体结构。此外，我们还提前通过测量压敏涂料获得了气缸背面的压力波动场，计划于明年进行。从立体PIV速度场测量结果来看，时间平均速度场表明实验中没有对流动的干扰，圆柱尾流是干净的轴对称流动。瞬时速度场显示了尾流位置和速度场模式分解结果。尾流位置的频谱在无量纲频率0.135处呈现出清晰的峰值，结合之前的研究报告证实它很好地代表了一种称为大尺度涡旋脱落的特征尾流结构。从模态分解中，我们识别出由循环气泡抽吸（轴对称涨落）和大尺度涡旋脱落（反对称涨落）引起的模态。特别是在与大规模涡脱落相对应的模式中，观察到螺旋涡结构的缠绕方向的切换。特征值谱显示，无论距圆柱体背面的距离如何，与大尺度涡旋脱落相对应的周向波数1和POD模态1是本研究测量范围内的主导模态。关于压力场测量结果，通过应用与速度场相同的模态分解，我们观察到似乎是由大规模涡旋脱落引起的分布。明年，我们将根据模态系数的时间变化进行频率分析，并以与速度场分析相同的方式研究模态之间的相互关系。

项目成果

AIAA SciTech Forum 2022

2022年AIAA科技论坛

• 发表时间: 2022

Effect of angle of attack on aerodynamic characteristics of levitated freestream-aligned circular cylinder

• DOI: 10.1103/physrevfluids.8.024701
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: Physical Review Fluids
• 影响因子: 2.7
• 作者: Sho Yokota;Keisuke Asai;T. Nonomura