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ピラガス法によるシンセティックジェット誘起流の制御

研究課題

研究課題/領域番号 12650170
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関山口大学

研究代表者

小河原 加久治  山口大学, 工学部, 教授 (70211125)

研究分担者 佐伯 壮一  山口大学, 工学部, 講師 (50335767)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
2001年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2000年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
キーワード流れ制御 / ニューラルネットワーク / ピラガス制御 / シンセティックジェット / 能動制御 / 自由面流れ / 可視化画像流速計測法 / シンセティック・ジェット / 自由液面流れ / 流水制御 / 粒子画像流速計 / カオス
研究概要

流れ場の制御こ関する研究は数多いが、乱流能動制御の研究は数値シミュレーションによるによる成功例がいくつか報告されているにすぎない。それは、乱流能動制御の実現には数多くの問題が残されていることを意味する。本研究は、その難問の一つである無駄時間によるシステムの不安定化に焦点を絞り、その解決法を見出そうとするものである。近年注目を集めているシンセティックジェット誘起流を対象に、真の意味での流れの能動制御を可能とするシステムの構築を目指す。壁乱流こよる摩擦抵抗が低減できれば、航空機の燃費向上やパイプラインでの流体輸送コスト削減など、乱流抵抗がコストの支配的要因となっている数々の工学問題に寄与できることが知られている。しかし、実用化可能性のある乱流制御法は末だ確立されていない。低次元カオスの制御法として知られるピラガス制御は、無駄時間の存在によって起こるフィードバック制御の不安定性を回避することができる。一方、流れの能動制御においてはセンサーで流れの情報を取得してから、アクチュエータで流れに制御入力が加えられるまでの時間遅れ、つまり無駄時間は通常無視できないものである。計算機上での数直シミュレーションでは乱流の制御が可能だが、実証実験が成功しない主な原因が、この無駄時間によるシステムの不安定化である。
このように、乱流の能動制御実現のためには無駄時間による不安定性を制御する技術が必要であることがこれまでの筆者らの研究で解明されている。本研究は低自由度のカオス制御でその効果が示されているピラガス法が、無限の自由度をもつ流れに対し有効か否かを、粒子画像流速計(PIV)とシンセティックジェットを使った実験で検証することを目的とした。シンセティックジェットとは流れ場に"噴出し"と"吸い込み"を一箇所から交互に行い、実質的に流入流量をゼロとするもので、翼の剥離制御などに用いる研究が行われているが、真の意味での能動制御に成功した例はこれまでなかった。本研究では制御対象流れ場を比較的安定モード数の少ない自由表面を持つ容器内の水流とし、ピラガス法を使い流れ制御においてもクローズドループの能動制御が可能であること実証することができた。今後この成果を基に乱流制御の実現に向けて歩みを進めたいと考えている。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (12件)

  • [文献書誌] 相田昇睦, 佐伯 壮一, 小河原 加久治: "シンセティックジェットによる流れ場の能動制御"可視化情報全国講演会(山口2001). Vol.21 No.2. 107-108 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 相田 昇睦, 佐伯 壮一, 小河原 加久治: "フルイディックノズル付シンセティックジェットによる流れの能動制御"第2回流体計測制御シンポジウム. 45-48 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ueda, N.Aida, S.Saeki, K.Ogawara: "Experimental Study on Active Control of Free-Surface Flow using Synthetic Jets"American Physical Soc.D.F.D 53th Ann Meeting. (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小河原 加久治, 佐伯 壮一: "CMLによる模擬壁乱流の制御"機械の研究. Vol.54 No.1. 114-119 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Aida, S.Saeki, K.Ogawara: "An Active Flow Control using Synthetic Jets"Proc. of Visualization Society of Japan. Vol.21, Suppl.2. 107-108 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Aida, S.Saeki, K.Ogawara: "Feedback Control for a Flow Field using Synthetic Jets with Fluidic Nozzle"Proc. of the Second Symposium of flow Measurements and Controls. 45-48 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ueda, N.Aida, S.Saeki, K.Ogawara: "Experimental Study on Active Control of Free-Surface Flow using Synthetic Jets"American Phys. Soc. Div. Fluid Dynamics 53rd Ann. Meeting, Nov18-20. (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ogawara, S.Saeki: "Control of Wall Turbulence Imitated by CML"Science of Machine. Vol.54, No.1. 114-119 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 相田昇睦, 佐伯壮一, 小河原加久治: "シンセティク・ジェットによる流れ場の能動制御"可視化情報全国講演会(山口2001). Vol.21 suppl.No.2. 107-108 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 相田昇睦, 佐伯壮一, 小河原加久治: "フルイディックノズル付きシンセティックジェットによる流れ場の能動制御"第2回流体計測制御シンポジウム. 45-48 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Tadao Ueda, Nobuchia Aida Souichi Saeki, Kakuji Ogawara: "Experimental Study on Active Control of Free-Surface Flow using Synthetic Jets"Am. Phys. Soc., Div. Fluid Dynamics 53th Ann. Meeting, (2001, Nov.18-20).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 小河原加久治, 佐伯壮一: "CMLによる模擬壁乱の制御"機械の研究〜特集・熱流体におけるカオス・フラクタル. Vol.54 no.1. 114-119 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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