| 研究課題/領域番号 |
22KJ0175
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| 補助金の研究課題番号 |
21J20673 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
横田 翔 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 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 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 鈍頭物体 / 非圧縮性流れ / 磁力支持天秤装置 / 粒子画像流速測定法 / 感圧塗料計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，輸送機械の発展による生活・地球環境の向上に向け，主にトラックやバス，鉄道の外形に見られる非流線型の物体に焦点を当てる．対象として円柱軸が流れの向きに平行である気流と平行な円柱を用い，空気力・空力騒音の発生原因およびメカニズムを明らかにする．磁力支持天秤装置，粒子画像流速測定法，感圧塗料計測，マイクロフォンアレイを風洞試験に適用し，非接触による統合的空間分布計測を実現する．得られる空気力・速度場・圧力場・音響場のデータを組み合わせ，非定常3次元渦構造，音響発生メカニズム，空気力変動発生メカニズムを解明する．
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| 研究実績の概要 |
気流と平行な円柱については，初年度に構築した完全非接触計測系を用いて，昨年度ステレオPIV計測および感圧塗料計測を実施し，本年度はそこから得られた結果をもとに詳細に調査を行った．具体的にはモード間の相互関係を条件付きサンプリングや移動エントロピーを用いて議論した．
大規模渦構造の放出パターンを主に反時計・時計回り円パターンおよびフラッピングパターンの3つに分類し，速度変動モードの解析から周方向せん断モードおよび渦放出の半径方向位置が渦放出パターンによって異なる傾向を示すことを明らかにした．また，再循環バブルポンピングが大規模渦放出の半径方向位置およびストリークの強さの低周波変動に起因することを示した．本内容をまとめた論文は Journal of Fluid Mechanics 誌に掲載済みである．
背面圧力変動モードの解析からも，渦放出パターンによる渦放出の半径方向位置の傾向が現れた．さらに感圧塗料計測は磁力支持天秤装置による空気力計測と同期して行ったため，大規模渦放出に伴う背面圧力変動と揚力変動の相互関係を調査した．結果から，円柱前縁で剥離した流れが再付着しない細長比の場合，円柱背後で生じた圧力変動が円柱曲面上に伝播し，円柱を挟んだ圧力差によって揚力を生じることを示した．本内容をまとめた論文は Physics of Fluids 誌に掲載済みである．
本年度初めには，実環境に近い迎角を持つ場合（0－15 度）について，細長比1.0の円柱を対象として上記の計測系を用いた風洞実験を実施した．迎角に依らず3つの渦放出パターンが観察され，渦放出の半径方向位置に現れる傾向も見られた．一方で，渦放出周波数が方向によって異なるといった迎角を持つ場合特有の傾向も確認された．本内容は国際学会1件で発表済みである．
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