| 研究課題/領域番号 |
20H02350
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
杵淵 紀世志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90648502)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
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| キーワード | 超音速流れ / 衝撃波 / 境界層 / 剥離 / プラズマ / パルス放電 / 誘電体バリア放電 / 超音速流 / プラズマアクチュエータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、超音速飛翔体や空気吸込エンジンの実現に向け、ナノ秒放電プラズマアクチュエータによる衝撃波・境界層干渉による剥離の抑制メカニズムを明らかにし、その実装に向け独自の基盤的貢献を果たす。超音速流中のナノ秒放電現象は、渦生成と流れの過熱の2つの主要メカニズムに支配される。前者は剥離を抑制するよう作用するが、後者は逆に剥離を促進する。これらの現象把握のため、超音速風洞内にナノ秒放電電極を配し、熱線流速計による渦生成の計測と、平行光レーザBOS法による流れの過熱の把握に取り組む。剥離抑制に影響するナノ秒放電電極の流れに対する配置との関係を整理し、基礎理論を構築して実用に資す。
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| 研究成果の概要 |
本研究ではナノ秒パルス誘電体バリア放電を利用した超音速流中の衝撃波－境界層干渉剥離の制御に取り組んだ．放電による渦サイズはあるパルスエネルギー以上で飽和し，サイズ飽和後はエネルギーは過熱に費やされる．放電後の渦の成長には数百マイクロ秒程度を要し，低圧では渦拡散が速い．超音速風洞を製作し剥離の非定常性と3次元性を把握した上で評価を進めた．放電による渦サイズが境界層厚さより大となると境界層表層に渦が生成され，運動量輸送が促進される可能性が示唆された．流れに対し斜め設置した電極により剥離が抑制されることを確認した．抑制効果は限定的であったが効果促進に繋がる電極配置や放電周波数に関する知見が得られた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超音速飛行の課題の一つに衝撃波－境界層干渉剥離がある．本研究ではナノ秒パルス放電により渦を生成し，この渦による主流から境界層への運動量輸送による剥離抑制を目指し研究を進めた．静止下において渦の基本的な特性であるサイズ，成長速度，維持時間，密度低下（温度上昇）を定量化することで実用に向け考慮すべき条件を示した．超音速風洞を製作しその特性を把握した上で，境界層中で放電により生成した渦を観察し，運動量輸送の促進には放電位置における境界層厚さと渦サイズの関係が重要であることを示した．流れに対し傾斜した電極により剥離抑制を実証し，実用に向けた効果促進に繋がる電極配置や放電周波数等に関する知見を得た．
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