機能性分子センサを用いた低レイノルズ数における非定常干渉流れの解明
| Project/Area Number |
22KJ0170
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| Project/Area Number (Other) |
21J20324 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
笠井 美玖 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 圧縮性流れ / 低Reynolds数 / 直列二角柱 / 流れの可視化 / 感圧塗料 / 臨界間隔 / 干渉流れ / 気柱音響共鳴管 |
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| Outline of Research at the Start |
本年度は，得られた昨年度までに得られた実験結果から流体現象を抽出するための解析および，メリーランド大学における曳航水槽を用いて速度場計測および非定常抗力計測を実施する．解析ではこれまで構築してきたワークステーションを用いてモード分解や周波数解析による時間的・空間的な特徴量の抽出を目指す．メリーランド大学の実験では，東北大学で実施した試験に用いた模型と相似な模型を用いて，同じ試験条件における詳細な空気力計測および速度場計測の同時計測を試みる予定である．これらの結果から，圧縮性低レイノルズ数における複数物体間の干渉流れについて詳細にその特性を明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は，希薄大気中で高速で運用する輸送機械の設計指針の提案を目指し，実験的研究によって圧縮性低レイノルズ数における物体間の非定常干渉流れの解明に挑戦する．二年目は，所属研究室が所有する風洞試験において圧縮性低レイノルズ数における物体間の非定常干渉流れの解明を行った．所属研究室が所有する低圧環境風洞において2つの正方形角柱まわりの非定常干渉流れの実験を行った．ここでは，密度勾配場計測，感圧塗料を用いた定常圧力場計測，そして令和３年度までに確立した非定常圧力場計測を実施した．そして，Re=2000の条件において無次元距離0.5-4.5およびマッハ数0.1-0.7における直列に並んだ２つの角柱周りでは，定常圧力場計測による圧力勾配およびよどみ点との圧力差から流れ場を５種類に分類でき，流れ場が圧縮性により劇的に変化することを明らかにした．また，非定常圧力計測では２kPaの低圧で4ｋHzほどの高周波数の現象を捉えることに成功した．これらの研究結果に関連し，原著論文４報，学会発表3回，および受賞を１回した．
今後はこれらの流れ場の変化と令和3年度に取得した空気力計測結果，さらには取得した流れ場同士での関係性を調査する予定である．さらには令和４年度末からメリーランド大学に渡航し，低レイノルズ数における２つの角柱まわりの速度場計測実験および非定常空気力計測の準備に取り掛かった．令和５年度においては，メリーランド大学では曳航水槽装置を用いて実験する予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
３年目に予定していた，様々な風洞実験による流れ場の評価を２年目までにおおよそ終えることができ，実験結果はおおよそ揃ったといえる．一方で，２年目に予定していたメリーランド大学への渡航はコロナ禍など世界情勢を鑑みて渡航を延期し，３年目に渡航することになった．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，得られた昨年度までに得られた実験結果から流体現象を抽出するための解析および，メリーランド大学における曳航水槽を用いて速度場計測および非定常抗力計測を実施する．4月から7月下旬まではアメリカのメリーランド大学において速度場および定常力計測実験およびその結果の議論をする．この期間の研究では申請者が主体的に実験を企画，実施および解析をする．実験に必要な装置，材料などを申請者自らの予算で支払う．得られた実験結果をもとに申請者が主著，メリーランド大学における指導教員であるAnya R. Jones教授およびメリーランド大学の博士学生に共著に入っていただき国際共著論文の出版を目指す．また，5月には東北大学で得られた実験結果を新たに解析した結果を国際学会で発表し，6月にはそれらの結果をNASA Amesの研究所の方々と議論する予定であり，これらの航空券，移動費，日当なども申請者の研究費で支払う．帰国後の8月の国内学会では非定常PSP計測の解析結果を発表する予定である．以降は，参考文献や解析結果を保存する用のハードディスクなどを適宜購入し，博士論文および原著論文を執筆する．これらの論文執筆における英文校正費用なども研究費から支払予定である．
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
