2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an integrated tool for visualizing unsteady flow in aerodynamic design
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16H04582
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
浅井 圭介 東北大学, 工学研究科, 教授 (40358669)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
沼田 大樹 東海大学, 工学部, 講師 (20551534)
三坂 孝志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20645139)
大林 茂 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80183028)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 航空宇宙工学 / オプチカルフロー / 感圧塗料 / 感温塗料 / せん断応力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新たに開発した計測技術の実証風洞試験を前年度に引き続き実施した。非定常感圧塗料計測については、特異値分解法（SVD）のモード選択法について考察を行い、最も良い精度が得られる条件を定めた。
壁面せん断応力分布計測については、蛍光油膜を用いる方法と感温塗料を用いる方法の両方の研究開発に引き続き取り組んだ。オプチカルフロー計測に用いる光源とカメラは両者同じで、共通で使える計測システムを構築した。
蛍光油膜法では、定量的なせん断応力を算出する方法の確立を目指して、平板上の乱流境界層流れに本手法を適用し、得られたデータを熱線流速計による計測値と比較した。実験には流体科学研究所の検定風洞を利用し、流速を広範に変化させながら系統的な比較を行った。その結果、油膜の厚さが粘性底層の厚さを越えるとせん断応力の誤差が増加することを明らかにした。これと並行に理論的な誤差解析を実施した結果、本手法で得られるせん断応力の計測精度は最も厳しいケースでも6%程度であることがわかった。
一方、感温塗料による手法については、後ろ向きステップ模型を供試模型として選択し，剥離せん断層が再付着する流れ場のせん断応力場の計測を試みた．模型表面と気流の温度差を約40Kまで増加させることで、時間・空間ともに大きく変化する非定常温度場を計測することに成功した。取得したデータに特異値分解法（SVD）を適用したところ、せん断応力場に固有の縦構造を捉えることができた。この結果は、並行して実施したミニタフトを用いた可視化実験や熱線流速計を用いた速度場計測の結果ともよく整合する。
これらの手法は既に幾つかの実用実験にも供されているおり、これらを一般に公開するため、MATLABのツールボックスとしての整備を進めた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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