大規模渦がもたらす突風環境における翼の非定常空力特性の解明

阐明大尺度涡引起的阵风环境下机翼的非定常气动特性

基本信息

批准号：
22K03931
负责人：
西尾悠
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Seikei University
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

项目摘要

超小型航空機向けの翼に働く非定常空気力の解明に向けて風洞実験および数値シミュレーションを行った。マルチファンとシャッター機構を持つ風洞について，シャッターの開閉角度やファンの出力を様々に変化させ，速度勾配を持つ流れや非定常に加減速する主流を作り出した。得られた速度勾配の強さは過去の数値研究と比べても十分強い渦を発生させられるものであることが明らかとなった。シャッター機構を開閉することでその速度勾配の正負を瞬時に入れ替え，大規模な渦を形成することを試みたが，シャッター機構を開閉する瞬間にわずかに主流全体の速度が低下するタイミングが存在し，一般的に想定されるカルマン渦列のような整列した円筒状の渦は形成されないことがわかった。この点は来年度に向けた改善課題であり，引き続ききれいな円筒状の渦を作成するための工夫が必要である。一方，数値シミュレーションにおいては，突風にさらされた翼型に対して境界条件として突風を与え，流れ場に与える影響を調べた。シミュレーションによれば，突風の変動が大きくなるにつれて，はく離渦が２次元的に揃う現象が確認された。また，突風にさらされることにより，翼面上にはく離・再付着する流れが形成され，この挙動がピッチングモーメントの変化に大きく影響を及ぼすことが明らかになった。加えて，突風が完了した後も過渡応答を示し，そのときの空気力の変化の程度は突風に晒されている時刻の空気力の変化よりも大きくなる可能性があることがわかった。

我们进行了风洞实验和数值模拟，以阐明作用在微型飞机机翼上的非定常气动力。在具有多个风扇和百叶窗机构的风洞中，我们改变百叶窗的打开/关闭角度和风扇输出，以创建具有速度梯度的流动和不稳定加速和减速的主流。很明显，即使与过去的数值研究相比，所获得的速度梯度的强度也足以产生涡流。我们试图通过打开和关闭快门机构来制造大规模漩涡，以瞬间改变速度梯度的正负，但在快门机构打开的瞬间，整个主流的速度略有下降。发现并没有形成像通常假设的卡门涡街那样的对齐的圆柱形涡流。这一点是明年需要改进的问题，我们需要继续想办法创造出漂亮的圆柱形涡流。另一方面，在数值模拟中，将阵风作为暴露于阵风的翼型的边界条件，并研究其对流场的影响。根据模拟，证实随着阵风波动的增加，分离涡二维排列。研究还表明，暴露在阵风中会产生一种在机翼表面分离和重新附着的气流，这种行为对俯仰力矩的变化有很大影响。另外，发现即使在阵风结束后也观察到瞬态响应，并且此时的气动力的变化程度可能大于暴露于阵风时的气动力的变化。

项目成果

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专利数量（0）

Theoretical investigation of discharge and pressure distribution of a pipe with a continuous longitudinal slot

连续纵向槽管道流量和压力分布的理论研究

DOI：
10.1299/jfst.2022jfst0012
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0.8
作者：
NISHIO Yu;OGAWA Takanobu;TODA Yuki;MORIMATSU Masataka;UNNO Ryohei;INASAWA Ayumu
通讯作者：
INASAWA Ayumu