2018 Fiscal Year Research-status Report
Fundamental Study on Jet Vectoring using Coanda Effect
| Project/Area Number |
18K03936
|
|---|
| Research Institution | Kogakuin University |
|---|
Principal Investigator |
佐藤 光太郎 工学院大学, 工学部, 教授 (80252625)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横田 和彦 青山学院大学, 理工学部, 教授 (70260635)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | ジェットベクタリング / 噴流 / コアンダ効果 / 周波数 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究には3年間で解決を目指す2つの大きな課題がある．一つ目はプライマリージェットが連続噴流，方向制御用セカンダリージェットが円柱壁面上のシンセティックジェットの場合に「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」であり，二つ目は「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」である．
一つ目に関して，プライマリージェット近傍に円柱壁面を伴うセカンダリージェット用スロットを設置し，手始めとしてセカンダリージェットが連続噴流の場合と連続吸引の場合について実験的に調べた．偏向度はプライマリージェットとセカンダリージェットの運動量比により整理された．本条件ではプライマリージェット進行方向がプライマリージェットとセカンダリージェットの運動量比に依存しないデッドゾーンの存在が確認された．この結果は他の研究者らによる報告とも一致することがわかった．連続流ではなく，シンセティックジェットのコアンダ効果を利用してプライマリージェットを制御する方法は本研究独自の試みであり，当該年度は断片的な結果ではあるものの，シンセティックジェットによってプライマリージェットである連続噴流の制御が可能であることを示すことができた．
二つ目の「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」では有限長壁を対象とした広い意味でのコアンダ効果を利用してシンセティックジェット自体の進行方向制御を目指している．従来は非対称突起形状スロットで生成されるシンセティックジェットの挙動について調べてきたが，当該年度は階段形状スロットを利用したジェットベクタリングについて解明を試みた．現時点では噴流進行方向の制御範囲は90°であるが，制御範囲180°を目指して詳細な偏向メカニズムの解明を行った．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度である2018年度，「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」を調べるために，新たに実験装置を製作した．セカンダリージェットに対するコアンダ面の半径はR=15mmとして，プライマリージェット幅はh=0～40mm，セカンダリージェット幅Δh=2mmを標準とした．なお，セカンダリーの連続流生成にはブロワとインバータを用い，セカンダリーシンセティックジェット生成にはシグナルジェネレーターとしてPCとアンプとスピーカが利用された．本現象は強い非定常性を有することから，併せてトラバーサーと熱線流速計により，振動周期に基づく無次元時間ごとの時間平均速度分布計測システムの構築を行った．すでに実験は行える状態になっており，断片的ではあるが，セカンダリーフローが連続流の場合とシンセティックジェットの場合の両方で基本流動特性が調査された．
「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」については，既存実験装置のスロット近傍幾何形状の変更を行った．既に片側ステップ高さの影響については実験が終わっており，ステップ高さによりシンセティックジェット進行方向の調整が可能であることは確認している．
したがって，本研究は概ね順調に進展していると考えられる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」の解明を目指して，今後は，プライマリージェットの偏向角に及ぼすセカンダリーフローの流動特性に注目して研究を展開予定である．すなわち，セカンダリーフローが連続噴流の場合，連続吸引の場合，シンセティックジェットの場合の3通りについて系統的に調査して，これらの間でのプライマリージェット偏向メカニズムの同異について議論する予定である．また，適用範囲についても調べていくつもりである．
一方，「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」については，既に系統的調査がある程度進んでいることから，今後も継続し，偏向メカニズムと渦列の安定性との関係解明まで議論を深めることを目指す．これによりステップを組み合わせることで3方向（180°）制御が実現できると考えている．今後は実験だけでなく同条件での数値計算を行い，実験では計測が困難な情報を得ることで，流れ場の詳細に関する検討を行う予定である．
さらに「連続噴流の偏向に及ぼすシンセティックジェット振動特性の影響」と「コアンダ効果を伴うシンセティックジェット進行方向の周波数依存性」の両課題において，相似則についても言及することを検討している．すなわち，残された研究期間において励起噴流の代表長さについても考察していく予定である．
|
