| 研究課題/領域番号 |
19J20739
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
李鹿 博華 山形大学, 理工学研究科, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 流体抵抗 / 抗力係数 / 受動制御 / はく離流 / 後流 / 低アスペクト比円柱 / 流れ制御 / 三次元後流 / Tomographic PIV / 3次元渦構造 / アーチ渦構造 / 三次元ウェーブレット変換 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、航空機や自動車の高性能化・省エネルギー化を伴い、三次元鈍頭物体のまわりの乱流の流れ構造の研究が注目を集めている。有限長円柱は三次元鈍頭物体の一つであり、その後流が引き起こす圧力変動が流体の後流の渦構造の振動や抵抗の増加などの原因となる。本研究で提案している穴を設ける低アスペクト比円柱の流れ制御技術は鳶の羽構造からヒントを得たものである。鳶の羽の先端刻みは空気流れが羽面下から羽面上に流れるように仕組みとなり、羽面上の流れのはく離を制御している。さらに、三次元ウェーブレット変換によって、時間―周波数―空間において三次元横・縦渦の構造や渦励振などを定量的に解明する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は平板上に置かれた低アスペクト比円柱後方のはく離領域と先端面の渦を制御することを目的とし、以下の三つの受動制御法を新たに提案した。（１）先端面と側背面を貫通する傾斜穴を設ける方法（後方穴付き）。円柱後方に吸込み、先端面に吹出しを発生させる。（２）円柱前方と後方面を貫通する水平穴を設ける方法（水平穴付き）。水平穴から後方に吹出しを発生させる。（３）側前面と先端面を貫通する傾斜穴を設ける方法（前方穴付き）。本年度では、風洞を用いて、平板上に置かれた低アスペクト比通常円柱と穴付き円柱の抗力測定を行った。円柱直径と高さとも70mmとし、レイノルズ数は10000 ～ 80000の範囲で行った。なお、穴の直径d = 8mm, 10mm, 12mm円柱に対して穴の高さをh = 20mm, 35mm, 50mmと変化させる。以下の結果を得た。
（１）本実験の範囲において、すべての円柱の抗力係数はほぼレイノルズ数の変化に依存しないことがわかった。
（２）後方穴付き円柱は通常円柱と比較すると、抗力係数は減少していることがわかった。抗力係数は穴の高さの増加ともに、わずかに上昇している。しかし、穴の直径が大きいほど抗力係数は小さくなる。
（３）水平穴付き円柱は通常円柱と比較すると、抗力係数は大きく減少していることがわかった。穴の直径が大きいほど抗力係数は小さくなる。また、穴の高さが増加するともに、抗力係数は増加する傾向がみられる。
（４）前方穴付き円柱は通常円柱と比較すると、抗力係数は減少していることがわかった。抗力係数は穴の高さの増加ともに、わずかに上昇している。しかし、穴の直径が大きいほど抗力係数は小さくなる傾向がみられる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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