2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K06065
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小西 康郁 東北大学, 流体科学研究所, 産学官連携研究員 (20552540)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥泉 寛之 東北大学, 流体科学研究所, 技術専門職員 (60647957)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 球 / 曳航 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き球の低レイノルズ数流れの可視化を実施する予定で試験計画を立てた。また、昨年度実施した臨界レイノルズ数超えの試験において模型接続部の段差の影響が懸念されたため、臨界レイノルズ数超えの試験においても段差の影響を確かめる試験も合わせて実施した。
低レイノルズ数における曳航試験では、模型の曳航における模型の制御状態を確認し模型の振動は20μm以下にまで制御できるように調整することが出来た。これは現在利用している模型直径150mmに対して0.013%の変位量であり、速度32mm/sに対しては0.06%の変動であり、通常、低乱と呼ばれる風洞試験において発生する主流乱れなどが0.1%程度以下と考えると十分な性能である。一方、計測時間は2秒程度しか取れないことがわかり定常状態を形成するには時間が短いことがわかった。
PIV計測をこのまま試みたが、模型の塗装色を位置検出の都合上、白色としていたことから、シート光の漏れ・窓からの反射などによって表面が薄く光ってしまい粒子像を得るのに十分なコントラストを取ることが出来なかったため対策が必要であることがわかった。
臨界レイノルズ数越えの試験においては、複数の段差、粗さを付けた試験を行った。この結果、粗さの影響は段差0.23mmと0.45mmの間で臨界レイノルズ数に影響が現れたため、球に生じていた0.01mm程度の段差の影響はなかったものと考えている。また、合わせて実施した三次元的な粗さはより遷移を加速させることも確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
PIV計測にて模型後流を撮影すること、ならびにレーザー光のみを透過する光学フィルターを用いるため、模型の塗装色については、現状のままで問題なく計測できると考えていたが、磁力支持天秤の場合、位置計測のために他の光源にも模型が照らされていること、位置計測用のアクリル窓において反射したシート光が拡散し模型を照らしてしまうことから、現在の塗装色のままでは背景が写りこみ問題があることが判明し計測結果を得ることが出来なかった。また、他の試験が優先されるため年間で利用できる試験機会が2回と制限されてたため、対策が十分であるかどうかの検討などを行う時間を取ることが出来ておらず、計画より遅れる結果となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
塗装色については、白黒を反転することで対策可能と考えられ、PIV計測系を別所で構築したところ計測は可能と見ている。MSBSの位置検出プログラムを一部修正する必要はあるものの大幅な変更ではなく次の試験時には、計測が出来るものと考えている。
また、試験可能回数の制限は改善される見込みはないため、計測データを厳選し、CFDによる補足を行うことを計画している。
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| Causes of Carryover |
今年度の試験機会が十分に与えらなかったことから、システム全体としても問題点の洗い出しが終わらず本試験用の球模型の制作を見送ったため。また、十分な計測結果を得られていないことから、当初予定していた解析用PCの購入も見送ったたため次年度使用額が生じた。
次年度は、解析用PCを用いてCFDでの実験の補足も行うことを予定しているため、早期に解析用PCを手配する。現球模型で模型側の問題点を確認でき次第、模型の作成も行う。
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