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2012 Fiscal Year Research-status Report

亜音速乱流境界層摩擦抵抗低減

Research Project

Project/Area Number 24656518
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

前川 博  電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (90145459)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Keywords国際研究者交流、米国 / 航空宇宙流体力学 / 乱流
Research Abstract

熱線流速計およびピトー管、熱電対および冷線抵抗計によって、それぞれ、空気流の速度と速度変動、平均温度と温度変動を計測した。風洞内に置かれた加熱平板乱流境界層における速度分布、温度分布、および温度変動分布、さらに速度変動分布を計測した。主流と壁面温度比が0.89の場合に摩擦抵抗低減が約5%達成できた。非加熱平板乱流境界層の摩擦係数がブラジウスの半経験式に一致することを確認した後、シリコンラバーヒーターを使って、最大300Wで平板面を加熱した。その結果、低亜音速乱流境界層において壁面近傍境界層内密度分布を形成して摩擦抵抗低減効果を検証することができた。一方、実用問題への適用のため、二次元翼面境界層において密度勾配効果による摩擦抵抗低減を検証した。翼弦長の60%の局所的な乱流境界層では速度分布から平板乱流境界層と同様に摩擦抵抗低減が確認できたが、トータールの抵抗低減はなく実験結果の誤差以内であった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

平板乱流境界層において、気流主流と境界層壁面温度比が0.89まで実験ができ、その時、有意な抵抗低減効果が得られ、低減効果の乱流スケーリング理論予測値(温度補正)と実験値は近いことを確認できた。

Strategy for Future Research Activity

抵抗低減効果が極めて小さい結果を示した翼周りの流れについて、その詳細を検討する。具体的には、曲率が大きくシリコンラバーヒーターが装着できなかった翼断面から最大翼厚が小さな翼断面で実験を計画する。また、温度補正乱流境界層スケーリング理論の適用範囲を圧力勾配のある問題に拡張するための理論展開を推進する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

繰越した1,100,607円は、大きなシリコンラバーを複数準備して、新しい実験模型制作費に使用する。また、圧力計測機器も準備する。

  • Research Products

    (6 results)

All 2013 2012

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Computational aeroacoustics of the near-wall vortex-shock interactions using WCNS2013

    • Author(s)
      Zhifeng Zuo & Hiroshi Maekawa
    • Journal Title

      Proceedings of 52nd Workshop on "Investigation and Control of Transition to Turbulence"

      Volume: Vol.1 Pages: 3-3

  • [Journal Article] Spatial DNS of an Isothermal Flat Plate Turbulent Boundary layer with/out Impingng Shock Wave2012

    • Author(s)
      Yusuke Tokura, Hiroshi Maekawa
    • Journal Title

      Journal of Fluid Science and Technology

      Volume: Vol.6 Pages: 30-44

    • DOI

      10.1299/jfst.6.30

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct Numerical Simulation of Impinging Shock Wave/Transitional Boundary Layer Interaction with Separation Flow2012

    • Author(s)
      Yusuke Tokura, Hiroshi Maekawa
    • Journal Title

      Journal of Fluid Science and Technology

      Volume: Vol.6 Pages: 765-779

    • DOI

      10.1299/jfst.6.765

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DNS of Spatially Evolving Transitional/Turbulent Boundary Layer with Impinging Shock Wave2012

    • Author(s)
      Yusuke Tokura, Hiroshi Maekawa
    • Journal Title

      49th AIAA Aerospace Science Meeting

      Volume: Vol.1 Pages: 1-19

    • DOI

      10.2514/6.2011-729

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 超音速境界層の遷移における流入撹乱スケールの影響2012

    • Author(s)
      渡辺大輔、前川博
    • Organizer
      第26回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京、代々木
    • Year and Date
      20121218-20121220
  • [Presentation] 重み付き非線形コンパクトスキームを用いた衝撃波と壁近傍渦の干渉の数値シミュレーション2012

    • Author(s)
      左志峰,前川博
    • Organizer
      第26回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京、代々木
    • Year and Date
      20121218-20121220

URL: 

Published: 2014-07-24  

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