シンセティックジェットによる翼周りの剥離流れ制御に関する数値的研究

合成射流叶片周围分离流控制的数值研究

基本信息

批准号：
13J08793
负责人：
阿部圭晃
金额：
$ 2.11万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに解析を行ったシンセティックジェット（SJ）による翼周り剥離流れ制御に対し，同様のマイクロデバイスであり近年注目を集めているプラズマアクチュエータ（PA）による剥離制御に関する高精度シミュレーションを行い，制御メカニズムと最適な駆動パラメータの比較を行った．まず，最適な駆動周波数F+（一様流速度と翼弦長で無次元化した周波数）は両デバイス共に6から20程度に局在する事が明らかとなった．しかし，投入運動量の大きい時にはPAが高い揚抗比を示す一方，投入運動量の小さい時にはSJが高い揚抗比を示した．これはデバイスにより誘起される擾乱に違いを生じる為と考えられ，その要因を以下のように切り分けた：A）主流に沿う方向に直接運動量を付加する効果はPAの方が強い；B）翼スパン方向の変動成分（流れの3次元性）はSJの方が強い；C）SJによる誘起流れは局所性の強い流速分布を有する；D）バースト駆動を行うPAは交流電圧を使用する事に伴いSt=100以上の高周波成分が強く投入される．以上の特性のうち，投入運動量の大きい場合にはAの効果が強く現れPAの剥離制御性能が高くなり，小さい場合にはBに基づきSJの剥離制御性能が向上すると考えられる．このようにデバイス特性の違いに起因して制御性能がわずかに異なる事を示したが，一方で剥離制御に重要な主流方向運動量の交換の観点では，両デバイス共に乱流混合による交換作用と大規模秩序渦による乱流渦の連行作用の双方が鍵となる事を明らかにした．また誘起擾乱に対する線形安定性解析を施し両デバイス共に前縁付近で擾乱の線形成長領域が現れる事を示し，同様のメカニズムで最適な駆動周波数が局在する事を明らかにした．このように，個々のデバイス間の誘起擾乱の違いによる制御性能のわずかな差異を除き，最適な剥離流れ制御を行うメカニズムには普遍性の高い要素が存在する可能性を示した．

与去年分析的使用合成射流（SJ）的叶片周围的分离流动控制相比，我们使用等离子体致动器（PA）进行了分离控制的高精度模拟，这是类似的微型设备，一直吸引着人们的关注。我们比较了近年来备受关注的机制和最佳驱动参数。首先，我们发现这两种设备的最佳驱动频率 F+（通过均匀流速和叶片弦长而无量纲化的频率）都集中在 6 和 20 之间。然而，当输入动量较大时，PA表现出较高的升阻比，而当输入动量较小时，SJ表现出较高的升阻比。这被认为是由于装置引起的扰动存在差异，确定的因素如下： A) PA 在沿主流方向上直接添加动量的作用较强； B) 翼中的波动分量；跨度方向（ (流动的3维性)在SJ中更强；C)由SJ引起的流动具有强烈的局部流速分布；D)进行突发驱动的PA使用AC电压，因此St = 100或更多高频分量被强烈注入。上述特性中，当输入动量较大时，A的作用较强，PA的剥离控制性能得到改善，而当输入动量较小时，SJ的剥离控制性能被认为是在B的基础上得到改善。尽管表明由于装置特性的差异，控制性能略有不同，但另一方面，从对于分离控制很重要的主流方向动量交换的角度来看，两种装置都具有很大的交换效应。研究表明，尺度有序涡流对湍流涡流的夹带是关键。此外，针对诱发干扰的线性稳定性分析表明，两个器件的前沿附近都出现了干扰的线性增长区域，并且表明最佳驱动频率是通过类似的机制来定位的。通过这种方式，我们已经表明，排除由于各个设备之间诱发干扰的差异而导致的控制性能的微小差异，在最佳分离流量控制的机制中可能存在高度通用的要素。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Freestream preservation on a high-order conservative Fr scheme

DOI：
发表时间：
2014-07
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshiaki Abe;T. Haga;T. Nonomura;K. Fujii
通讯作者：
Yoshiaki Abe;T. Haga;T. Nonomura;K. Fujii

翼周り剥離流れ制御におけるシンセティックジェット駆動周波数と流れの不安定周波数の比較

叶片分离流动控制中合成射流驱动频率与不稳定流动频率的比较

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshiaki Abe;Issi Morinaka;Takanori Haga;Taku Nonomura;Koji Miyaji;Kozo Fujii;阿部圭晃,佐藤允,野々村拓,藤井孝藏;阿部圭晃,野々村拓,藤井孝藏
通讯作者：
阿部圭晃,野々村拓,藤井孝藏

3次元移動変形格子での高次精度保存型 FR 法における一様流保持

使用 3D 移动变形网格的高阶精度保持 FR 方法中的均匀流维护