オプチカルフローを利用した壁面せん断応力分布の超高解像度可視化技術

• 研究課題/領域番号: 23656126
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 浅井 圭介 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40358669)
• 研究分担者: 沼田 大樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20551534)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 流体計測 / オプチカルフロー / せん断応力 / 流れの可視化 / 画像処理 / 蛍光油膜 / 可視化

研究概要

2次元壁面せん断応力分布を計測する新しい手法として,物体表面を流れる蛍光油膜の厚さの時間変化から,オプチカルフローの手法を用いてせん断応力分布を計測する手法を開発した.この手法を角柱模型やNACA0012翼型の低速風洞実験に適用した結果,境界層の遷移や剥離,再付着などの現象に対応したせん断応力の分布が極めた高い空間分解能でとらえられることが実証された.本手法を用いると壁面せん断応力が負となる逆流域の補足も可能であり,層流剥離砲を含む複雑な流れ場の解析も可能なことが確認された.

研究成果

• [学会発表] Influenceof Turbulence Intensity on Aerodynamic Characteristics of an NACA 0012 at Low Reynolds Numbers (2013)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Tsuchiya, Daiju Numata, Tetsuya Suwa, Keisuke Asai
  • 学会等名: 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition
  • 発表場所: Grapevine, USA
• [学会発表] Evaluation of free- stream turbulence intensity in the Mars Wind Tunnel under low Reynolds number conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: Daiju Numata, Takaaki Tsuchiya and Keisuke Asai
  • 学会等名: 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition
  • 発表場所: Grapevine, USA
• [学会発表] Evaluation of free-stream turbulence intensity in the Mars Wind Tunnel under low Reynolds number conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: Daiju Numata
  • 学会等名: 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition
  • 発表場所: Grapevine, USA
• [学会発表] Influence of Turbulence Intensity on Aerodynamic Characteristics of an NACA 0012 at Low Reynolds Numbers (2013)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Tsuchiya
  • 学会等名: 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition
  • 発表場所: Grapevine, USA
• [学会発表] 低Re数翼の空力特性に対する乱流装置の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村勘太,依田大輔,沼田大樹,姜欣,近野敦,浅井圭介
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会北部支部2012年講演会ならびに第13回再使用型宇宙推進系シンポジウム
  • 発表場所: 室蘭工業大学,北海道
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] 火星大気風洞の主流乱れの制御と翼型特性への影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 沼田大樹
  • 学会等名: 平成24年度宇宙航行の力学シンポジウム
  • 発表場所: 相模原,日本
• [学会発表] 低レイノルズ数におけるNACA0012翼型の空力特性に与える主流乱れ度の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 沼田大樹,土屋貴明,浅井圭介
  • 学会等名: 第56回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 別府,日本
• [学会発表] 翼面上の2次元摩擦応力分布の光学的測定法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村勘太,依田大輔,沼田大樹,永井大樹,浅井圭介
  • 学会等名: 第44回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2012
  • 発表場所: 富山,日本
• [学会発表] Compressibility Effect on Airfoil Aerodynamics at Low Reynolds Number (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Suwa, Kei Nose, Daiju Numata, Hiroki Nagai and Keisuke Asai
  • 学会等名: AIAA Fluid Dynamics and Co-located Conferences and Exhibit
  • 発表場所: New Orleans,USA
• [学会発表] 翼面上の２次元摩擦応力分布の光学的測定法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村勘太
  • 学会等名: 第４４回流体力学講演会／航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム２０１２
  • 発表場所: 富山，日本
• [学会発表] 低レイノルズ数におけるNACA0012翼型の空力特性に与える主流乱れ度の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 沼田大樹
  • 学会等名: 第56回 宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 別府，日本
• [学会発表] 火星大気風洞の主流乱れの制御と翼型特性への影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 沼田大樹
  • 学会等名: 平成24年度 宇宙航行の力学シンポジウム
  • 発表場所: 相模原，日本
• [学会発表] 低レイノルズ数領域において気体の圧縮性が翼性能に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 諏訪哲也
  • 学会等名: 平成24年度 宇宙航行の力学シンポジウム
  • 発表場所: 相模原，日本
• [学会発表] Compressibility Effect on Airfoil Aerodynamics at Low Reynolds Number (2012)
  • 著者名/発表者名: Suwa, T
  • 学会等名: AIAA Fluid Dynamics and Co-located Conferences and Exhibit
  • 発表場所: New Orleans，USA
• [学会発表] 低Re数翼の空力特性に対する乱流装置の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村勘太，依田大輔，沼田大樹，姜 欣，近野敦，浅井圭介
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会北部支部2012年講演会ならびに第13回再使用型宇宙推進系シンポジウム
  • 発表場所: 室蘭工業大学，北海道
• [学会発表] Evaluation of Aerodynamic Characteristics of a Triangular Airfoil at Low Reynolds Number and High-Subsonic Mach Number (2011)
  • 著者名/発表者名: Suwa, T., Nose, K., Numata, D., Nagai, H., and Asai, K.
  • 学会等名: Eighth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2011)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 低レイノルズ数・高亜音速領域における三角翼型の空力特性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 諏訪哲也,野瀬慶,沼田大樹,永井大樹,浅井圭介
  • 学会等名: 第43回流体力学講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-07-07
• [学会発表] Evaluation of Aerodynamic Characteristics of a Triangular Airfoil at Low Reynolds Number and High-Subsonic Mach Number (2011)
  • 著者名/発表者名: Suwa, T., Nose, K., Numata, D., Nagai, H., and Asai, K.
  • 学会等名: Eighth International Conference on Flow Dynamics (ICFD 2011)
  • 発表場所: 仙台国際センター，仙台
• [学会発表] 低レイノルズ数・高亜音速領域における三角翼型の空力特性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 諏訪哲也, 野瀬慶, 沼田大樹, 永井大樹, 浅井圭介
  • 学会等名: 第43回流体力学講演会
  • 発表場所: 早稲田大学，東京