| Project/Area Number |
21K14355
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
杉岡 洋介 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (20865604)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | ストールセル / 失速 / 境界層剥離 / 非定常現象 / 光学流体計測 / 感圧塗料 / 後退翼 / 非定常 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，先進的な非定常光学流体計測を駆使して高時空間分解能の流れ場情報を取得することで，時間的に変動するストールセルの三次元構造を解明する．微小圧力変動を捉える画期的な時系列画像計測法を開発し，ストールセルが翼表面に及ぼす非定常空力作用を明らかにする．それを基に，ストールセルのサイズや生成位置の時間的変化，さらには後退翼におけるストールセルの移流過程を世界で初めて機能的分子センサにより可視化する．航空機翼上で生じる境界層剥離のセル構造を俯瞰的な視点から理解することで，速度域によらない境界層剥離抑制デバイスの配置最適化に対する指針を与え，航空機の安全性向上を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，昨年度取得した後退角のないアスペクト比6.47の矩形翼の非定常感圧塗料PSPデータについて，Fast Fourier transform (FFT) 法に基づくデータ解析を行った．右舷に1つのストールセル発生する条件においては，無次元周波数 (ストローハル数, St 数) が 0.2 および 0.55 付近に特徴的な圧力変動が見られた．これらの St 数の圧力変動が大きな領域を可視化すると，蛍光オイルフロー法にてストールセルが存在したスパン位置と対応した．他方，2つのストールセルが発生する条件においては，特徴的な周波数は確認できなかった．以上の結果を取りまとめて，第55回流体力学講演会にて成果発表を行った．
次に，30度の後退角を有する翼模型について，非定常PSP計測を行った。昨年度に実施した蛍光オイルフロー法による表面流線可視化において，後縁から境界層剥離が伸展し，最終的に前縁からの剥離が生じる条件を中心に非定常PSPのデータを蓄積した．固有値分解（Singular value decomposition, SVD）を用いて非定常PSPデータを簡易的に解析し，後退翼において移流するストールセルの有無を調査した．三次元的な後縁剥離が生じる条件においては，非定常PSPデータから有意な圧力変動は可視化されなかった．他方，境界層剥離が前縁に達した場合，剥離線に沿って比較的大きな圧力変動が内舷から外舷に向かって伝播することが明らかになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
当初予定していた通り，後退角30度の後退翼の非定常PSP計測を実施したものの，その後の部署移動により研究活動を中断せざるを得ず，定量的なデータ解析，オイルフロー可視化との比較，および後退角の有無による現象比較には至っていない．このため「遅れている」と考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は，2023年度に取得した後退翼の非定常PSPデータから定量的な圧力分布を得るためにデータ解析を進める．得られた結果を基に，後退翼上におけるストールセルの有無を明らかにする．また，後退角の有無による現象の差異について考察を進め，本研究の成果を取りまとめる．学会や学術誌における成果発表を積極的に行う．
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