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粒子跟踪测速（以下简称3D-PTV）是一种主要用于使用示踪剂进行流场分析的测量方法，由此可以测量伴随快速移动的物体的位移量。形变。因此，通过在弹性变形的树脂螺旋桨的机翼表面应用测量点，并使用测量点作为粒子进行3D-PTV分析，可以在多个点测量叶片表面，从而实现高精度变形。可以获得定量数据。今年，我们开展了以下活动。我们使用3D-PTV构建了测量系统，对空气中的位移物体进行了测量，并验证了测量精度。为了验证3D-PTV位移测量的准确性，我们使用两个能够同步成像的相机在空中对标定板参考点和具有曲面的螺旋桨固定叶片进行多点测量。标定板可在X、Y、Z轴三个方向上移动，测量位移时，拍摄多个测点图案，以验证每个位移量的准确性。本研究的主要测量对象树脂弹性螺旋桨在水下工作，但如果可以在空气中测量曲面物体的位移，那么也可以在水下测量。为了测量固定机翼，我们将测量点应用于每个半径比的机翼表面的已知坐标，以不同角度拍摄机翼表面的多个图案，并验证位移测量的测量精度。今后，我们将使用 3D-PTV 测量水下运行的树脂弹性螺旋桨的叶片变形量，并使用组合线 CCD 方法进行同步测量。