| 研究課題/領域番号 |
18K18906
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
浅井 圭介 東北大学, 工学研究科, 教授 (40358669)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | 航空宇宙工学 / 回転翼 / 低レイノルズ数 / 感圧塗料 / 寿命計測 / 空気力学 / 希薄大気 / 感圧・感温塗料 |
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は，感圧・感温塗料に寿命法を適用し，パルス光励起による発光減衰から高速で回転するローターの表面圧力場とせん断応力場を求める手法を実現し，回転するブレード上の流れ場構造と空気力発生の関係を明らかにすることである．減圧したチャンバー内で低アスペクト比の回転翼を実験した結果，翼前縁部に形成された剥離渦がピッチ角の増加とともに発達し，翼面を広く覆うことが明らかになった．これが低レイノルズ数における推力増加の主な原因だと考えられる．併せて，受動的・能動的な手段でブレード前縁に発生する剥離渦を制御する方法について実験による検討を行い，いずれの方法も安定した推力の発生に有効であることを確認した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって，ブレード上に形成される前縁剥離渦とその崩壊，翼端渦との干渉など，低レイノルズ数における回転翼に特有の複雑な流体現象を実験的に調べることが可能になり，高推力で高効率のローターの開発設計への道が拓けた．さらには，これらの流れ場の制御を可能にする受動的・能動的な制御デバイスのより系統的な探索が可能になった．本研究の成果は，低レイノルズ数におけるローター設計の有用なツールとして，将来の火星ヘリコプター開発に寄与するだけでなく，同様の条件で作動する様々な流体機械（ドローン，高高度無人機，低圧タービンなど）の高性能化を通じて，広く社会に貢献するものである．
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