導電性ポリマ型TSPによる回転翼ブレード表面の非定常流れ場評価手法の創出

利用导电聚合物TSP建立转子叶片表面非定常流场评价方法

基本信息

批准号：
22KJ0251
负责人：
伊神翼
金额：
$ 1.09万
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-22KJ0251/
关键词：
流体計測感温塗料非定常流れ場

项目摘要

感温塗料（Temperature-Sensitive Paint, TSP）を用いて運動する物体周りの非定常流体現象を計測する新手法を確立し，回転翼ブレードの表面流れ場の解明することを目指し研究を実施した．本年度は，まずカーボンナノチューブ（Carbon NanoTube, CNT）の薄膜加熱層とTSPを組み合わせた流体計測技術であるカーボンナノチューブ感温塗料（Carbon NanoTube Temperature-Sensitive Paint, cntTSP）について，その開発および評価を行なった．具体的な研究内容は以下の2つである．1つ目は，昨年度までに開発した低速流れでの非定常計測用cntTSPに対してその周波数特性を評価し，改善する方法について調査した．ここでは，まず低速における cntTSP 計測の周波数特性の実験的な評価手法を確立した．さらに，構築した周波数特性評価手法に基づいて，1 次元非定常熱伝導の数値モデルを作成し，cntTSPの各パラメータが周波数特性に与える影響を調査した．これらの成果は，cntTSP 計測の定量的な周波数特性を把握する手法を確立し，それが向上する指針を得ており，非定常cntTSP計測を行うために重要な知見となる．また，ここでの研究成果を纏め，学術論文誌に掲載された．2つ目は，cntTSP を回転翼ブレード上の流れ場計測に用いることで開発したcntTSPの有用性を実証した．ここでは，回転数500 rpm，翼端速度 7.2 m/sという低速条件において，定常流れであるホバリング状態と非定常性を伴う前進飛行状態のロータでそれぞれブレード表面流れを可視化し，その流れ場を議論した．これらの結果は，低速における運動する物体の非定常流れ場の計測技術として，ここまでの研究で開発したcntTSP が有用であることを示すものである．

我们建立了一种使用温敏涂料（TSP）测量运动物体周围不稳定流体现象的新方法，并进行了旨在阐明转子叶片表面流场的研究。今年，我们首先开发并评估了碳纳米管温度敏感涂料（cntTSP），这是一种结合了碳纳米管（CNT）薄膜加热层和TSP的流体测量技术．具体研究内容如下。首先，我们评估了去年开发的用于低速流动不稳定测量的cntTSP的频率特性，并研究了改进方法。在这里，我们首先建立了低速下 cntTSP 测量频率特性的实验评估方法。此外，基于所开发的频率特性评估方法，我们创建了一维非稳态热传导数值模型，并研究了cntTSP的各个参数对频率特性的影响。这些结果建立了一种了解 cntTSP 测量的定量频率特性的方法，并为改进它们提供了指导，这是执行非稳态 cntTSP 测量的重要发现。此外，这里的研究成果被总结并发表在学术期刊上。其次，我们通过使用所开发的 cntTSP 测量转子叶片上的流场来展示其实用性。这里，我们可视化转速为 500 rpm、叶尖速度为 7.2 m/s 的低速条件下的叶片表面流动，其中旋翼处于悬停状态（稳定流动）和向前飞行状态，我们进行了讨论。这些结果表明，先前研究中开发的cntTSP作为低速运动物体非定常流场的测量技术是有用的。