2021 Fiscal Year Research-status Report
Measurement of Flow Fields and Aerodynamics of Transonic Three-Dimensional Biplane Using Light Field Optics
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21K04495
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
樫谷 賢士 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (80535279)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 可視化 / シュリーレン法 / 風洞試験 / 三次元流れ / 超音速複葉翼 / ライトフィールド光学系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和３年度は，ライトフィールドカメラによる流れ場の可視化特性および，衝撃波管によるブーゼマン複葉翼の流れ場解析を実施した．はじめに，ライトフィールドカメラの任意断面の可視化に向けた基礎実験として通常のデジタルカメラとの比較実験を行った．実験に用いたフォーカシングシュリーレン光学系は，拡散光源，拡散光源からの光束全体を集光するフレネルレンズ(焦点距離225 mm)，複数の光源となる遮光板(ソースグリッド)，結像レンズ(直径64.3 mm，焦点距離180 mm)，光源像の光束の一部を遮断する第二遮光板(カットオフグリッド)，得られる像を撮影用カメラに収束させるフレネルレンズより構成される．実験では焦点深度をパラメータとして，内径0.8mmのノズルからの噴流の可視化を行った．その結果，ライトフィールドカメラでも光軸に平行な任意断面の流れ場の可視化が可能であることが明らかになった．
次に，遷音速流れにおけるブーゼマン複葉翼の３次元流れ場の解明を行った．間欠式の遷音速風洞として用いた衝撃波管の測定部は，高さ150mm幅60mmの矩形である．供試模型として翼弦長75 mm，幅60 mm，設計マッハ数1.7のブーゼマン複葉翼を用いた．主流マッハ数は0.67，0.70，0.73である．可視化には上述のフォーカシングシュリーレン光学系を用い，模型翼幅方向中央に可視化のための焦点を合わせた．その結果，衝撃波管の初期圧力比p4/p1 = 25.6とした場合、入射衝撃波が翼型前縁を通過してから2.3 ms以降に安定した熱気流が得られること，また，迎え角 0°のブーゼマン複葉翼翼間に発生する衝撃波は，主流速度が増加するにつれ後方に移動し，翼頂点からはく離した境界層との干渉が大きくなることが明らかになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１）ノズルからの噴流の可視化結果より，これまで物体撮影で用いられてきたライトフィールドカメラをフォーカシングシュリーレン光学系に用いることで，焦点深度の小さい流れ場の任意断面の可視化が可能であることが明らかになった．
２）遷音速衝撃波管を間欠式の風洞として実施したブーゼマン複葉翼の翼間流れに関する研究では，主流マッハ数が増加すると翼間に発生する衝撃波は後方に移動し，境界層との干渉が大きくなることが明らかになった．
３）遷音速での利用にむけたブーゼマン複葉翼の抵抗低減技術など，低速での空力特性を明らかにした．
以上のように，ライトフィールドカメラによる可視化特性とブーゼマン複葉翼の空力特性について成果が得られ，研究はおおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
1．遷音速での抵抗低減技術である複葉翼のスタッガー効果の流れ場特性の解明．
2．風洞天秤による高亜音速から遷音速流れの空力特性の検討
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| Causes of Carryover |
研究の進捗により，圧力センサー等の購入を再検討したところ次年度の使用が生じたので，実験の遂行に必要な光学部品等の購入を予定している．
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