| 研究課題/領域番号 |
21H01524
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
永井 大樹 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (70360724)
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| 研究分担者 |
藤田 昂志 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (80774471)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
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| キーワード | 低レイノルズ数 / 感温塗料 / 摩擦応力分布 / cntTSP / カーボンナノチューブ / 回転翼 / 非定常 / 境界層遷移 / 低レイノルズ数流れ / 運動する翼 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本提案では，低レイノルズ数流れにおいて，運動する翼面上の流れのはく離位置，層流／乱流の境界層遷移位置，再付着位置の時空間変化を可視化（検出）する技術を確立することを目的としている．その手段として，カーボンナノチューブを薄膜化したヒータ（cnt）と感温塗料（TSP）を組み合わせたcntTSPをベースとした計測技術に関する研究開発を行うものである．
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| 研究成果の概要 |
本提案は、低レイノルズ数流れにおいて運動する翼面上の流れにおいて変化する層流/乱流の境界層遷移位置などを可視化する技術の確立を目的とする。計測には、カーボンナノチューブを薄膜化したヒータ（cnt）と感温塗料（TSP）を組み合わせたcntTSPを用いる。これまでに、cntTSPを回転翼ロータブレード表面に塗布し、ホバリング／前進飛行状態のロータブレード表面における温度分布、また温度分布の時系列画像から摩擦応力分布への変換も行った。特に前縁剥離渦（Leading Edge Vortex, LEV）の形成が明確に見られ、推力やトルクの数値を議論する際の有力なツールとなることが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本提案では，ドローンなどに代表される回転翼飛行体のロータリーブレード上の流れ場を時系列温度分布の可視化を行うことで解明することを目的としている．そのために，カーボンナノチューブを薄膜化したヒーターを翼表面上に塗布し，流れによる微小な温度変化を増幅し，その温度変化を発光として捕らえる感温塗料技術を組み合わせた．この技術により，回転翼表面上で生じる前縁はく離渦や摩擦応力分布を可視化することができた．この成果により，力計測で得られた推力やトルクの数値を議論する際に流れ場との対比が可能となるためドローなどの飛行体開発において非常に有力なツールになるといえる．
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