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Dynamic wind tunnel test reflecting aerodynamic forces: Identification aerodynamic coefficients and visualization of a dynamic magnetic suspension models

Research Project

Project/Area Number 22K04529
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

UENO Kazuyuki  岩手大学, 理工学部, 教授 (20250839)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 竹田 裕貴  岩手大学, 理工学部, 助教 (70911634)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords自由運動型動的風洞試験 / 磁力支持風洞 / モ ー メ ン ト 傾斜 / 揚力傾斜 / モーメント傾斜 / 風洞 / 磁力支持 / 空力微係数 / 動的安定性
Outline of Research at the Start

独自に考案・開発した装置で、磁気力を使って風洞模型を浮上させます。この装置の特徴は、風洞模型が気流の影響を受けてゆらゆらと揺れる設計になっていることです。この「空気力を反映した動的風洞試験」は世界でも前例のみつからない挑戦的な試みです。
研究対象は「はやぶさカプセル」に似た大気圏突入カプセル模型です。この模型の動きをモーションキャプチャという手法で観察し、空気力学的な特徴を調査し、実機設計に貢献します。また、煙を使った方法で流れを可視化して、乱流渦と運動する風洞模型との間の作用・反作用について理解を深めます。さらに、3次元流れの数値シミュレーションで実験結果の考察を支援します。

Outline of Final Research Achievements

We conducted wind tunnel tests by levitating a wind tunnel model using magnetic force with a device that we originally devised and developed. The unique feature of this device is that the wind tunnel model is designed to oscillate under the influence of air flow. This “free-motion wind tunnel test reflecting aerodynamic forces” is a challenging experiment for which no successful precedent has been found anywhere in the world.
The object of our research is an atmospheric entry capsule model similar to the HAYABUSA capsule. The motion of this model was observed using a motion capture technique to investigate aerodynamic characteristics.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

空気力の影響が支配的な状況での3自由度の自由運動型風洞試験に成功しました。風洞気流中で、風洞模型が流れ方向と揚力方向に自由振動しつつピッチ回転自由運動する実験は、世界ではじめての成功例です。
今後、この技術によって航空機・宇宙機の安全性向上の研究が発展し、社会に大きく貢献することでしょう。

Report

(4 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2025 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Free-motion wind tunnel testing using a three-degree-of-freedom magnetic suspension system2024

    • Author(s)
      Ueno Kazuyuki、Sato Takushi、Takeda Yuki、Nagasaka Reo、Kikuchi Mamoru
    • Journal Title

      Experiments in Fluids

      Volume: 65 Issue: 7 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1007/s00348-024-03839-4

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 横型風洞用動的磁力支持装置の開発と揚力型大気突入カプセルの自由運動型風洞試験2025

    • Author(s)
      大沼健伸,上野和之,竹田裕貴,浅井圭介,吉清水秀鷹,黒澤尚暉,佐々木義仁,永井大樹
    • Organizer
      日本航空宇宙学会北部支部2025年講演会ならびに第6回再使用型宇宙輸送系シンポジウム
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 直交カットセル法による物体まわり非圧縮性流れの数値解析2025

    • Author(s)
      上野和之,竹田裕貴,小川明紀,古澤篤実
    • Organizer
      日本航空宇宙学会北部支部2025年講演会ならびに第6回再使用型宇宙輸送系シンポジウム
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] Free-motion Wind Tunnel Testing of a Lifting Atmospheric Entry Capsule2024

    • Author(s)
      K. Onuma, K. Ueno, Y. Takeda, K. Asai, H. Nagai, T. Ikami, Y. Sasaki, M. Okawa
    • Organizer
      The Twenty-first International Conference on Flow Dynamics
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 三自由度縦型動的磁力支持風洞を用いた自由運動型風洞試験と模型運動解析2024

    • Author(s)
      吉清水秀鷹, 上野和之, 竹田裕貴, 浅井圭介
    • Organizer
      第68回宇宙科学技術連合講演会
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的風洞試験に向けた磁力支持風洞装置の開発2024

    • Author(s)
      竹田裕貴・上野和之・大沼健伸・吉清水秀鷹
    • Organizer
      令和6年度宇宙航行の力学シンポジウム
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 揚力型大気突入カプセルの多自由度連成解析2024

    • Author(s)
      竹田裕貴,北原歩
    • Organizer
      令和6年度宇宙航行の力学シンポジウム
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 連成解析における回転自由度が HRV 型カプセルの回転運動に与える影響2024

    • Author(s)
      北原歩,竹田裕貴
    • Organizer
      第68回宇宙科学技術連合講演会
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 亜音速不安定現象解明のための自由運動カプセルと非圧縮性流れの連成数値解析2023

    • Author(s)
      中代 雄樹, 上野 和之, 竹田 裕貴
    • Organizer
      日本航空宇宙学会流体力学講演会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 多自由度磁力支持装置を使った大気突入カプセルの自由運動型風洞試験2023

    • Author(s)
      上野 和之, 竹田 裕貴, 佐藤 拓志
    • Organizer
      宇宙科学技術連合講演会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] はやぶさ型大気突入カプセルの亜音速動安定性の数値解析2023

    • Author(s)
      竹田 裕貴, 上野 和之
    • Organizer
      宇宙科学技術連合講演会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 亜音速飛行するはやぶさ型大気突入カプセルのピッチング振動におけるヨーイングモーメ ントの影響2023

    • Author(s)
      竹田裕貴, 上野 和之
    • Organizer
      宇宙航行の力学シンポジウム
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 動的磁力支持風洞の改修とその風洞を用いた模型運動解析2023

    • Author(s)
      吉清水秀鷹、佐藤拓志、上野和之、浅井圭介、竹田裕貴
    • Organizer
      日本航空宇宙学会北部支部講演会
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  • [Presentation] 動的磁力支持風洞を用いた三自由度運動模型の風洞試験2022

    • Author(s)
      佐藤 拓志、上野 和之、竹田 裕貴、
    • Organizer
      日本航空宇宙学会流体力学講演会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 空気力を反映した動的磁力支持模型の3自由度風洞試験2022

    • Author(s)
      上野和之、佐藤拓志、竹田裕貴
    • Organizer
      日本航空宇宙学会飛行機シンポジウム
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      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 岩手大学理工学部 上野・竹田研の研究

    • URL

      http://web.cc.iwate-u.ac.jp/~uenok/introUeno.html

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Remarks] 理工学部(上野和之教授研究室)専門分野:流体力学 航空宇宙工学 材料電磁プロセッシング

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=ORanCQ7VmRg

    • Related Report
      2024 Annual Research Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2026-01-16  

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