| 研究課題/領域番号 |
23K22953
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01683 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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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 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
松野 隆 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (90432608)
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| 研究分担者 |
金崎 雅博 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (10392838)
西田 浩之 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60545945)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
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| キーワード | 流体制御 / 境界層 / 乱流遷移 / 後退翼 / プラズマアクチュエータ / 最適設計 / 風洞試験 / 数値解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
旅客機の空気抵抗を低減するため，主翼に用いられる後退翼の境界層を層流に保つ技術が注目されている．本研究は，翼面に配置した放電を用いた流体制御デバイス（プラズマアクチュエータ）により，境界層内の不安定な流れを緩和し，乱流への遷移を遅延・制御するコンセプトの実証を目的としている．新しく開発した微小厚さのプラズマアクチュエータを使い，流れに悪影響を与えない流体制御デバイスを実現するとともに，数値解析と最適化技術を用いて最適化し，不安定流れの緩和を実現する．その後風洞試験で実際の遷移遅延性能を評価し，プラズマアクチュエータによる遷移制御に関する本研究のコンセプトの有効性を示す．
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| 研究実績の概要 |
研究目的である後退翼全面での乱流遷移制御コンセプトの実証に向け、本年度は以下の項目について研究を行った。
一つ目のサブテーマであるマイクロプラズマアクチュエータ (PA) による翼平面に分布した体積力の導入手法については、マイクロPAのアレイを設計・製作し、駆動試験および速度計測を実施した。またPIV計測により得られる速度ベクトルから体積力を推定する手法を実装し、数値解析を援用して体積力生成領域の調査を行った。これらの結果、3電極型PAアレイを用いることで異常放電なく体積力を導入できることが確認された。
二つ目のサブテーマである効率的なハイブリッド最適設計法の構築については、制約条件付き多目的問題に対する最適設計手法の検討と実問題を用いた性能調査を行い、解探索手法の効率化を進めた。近似曲面を用いた高効率大域的最適化手法に本手法を適用し実問題でのベンチマークを行った結果本手法の有効性が確認された。また、最適設計時に自由度の高いスプライン関数等を形状定義に用いる場合に問題となる、多数の制御点による致命的な解探索効率の低下を防ぐための設計空間縮約法を構築し、二次元形状の多目的最適設計に適用した。これらの成果により、複雑な形状設計問題に対する新たな解決策が提供された。以上より、本年度はサブテーマの実施により、高効率な多変数の最適設計手法の基礎を築き、課題を明確化した。
また、並行して後退翼の横流れ緩和による乱流遷移の制御について、予備試験により制御時の境界層の遷移プロセスを風洞試験で調査した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初研究計画で予定した機器が使用できなくなる等の問題が生じたためマイクロPAの性能調査に遅延が生じたが、数値解析及びデータ解析により代替する情報を得ることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、基本的には当初研究計画通りに研究を推進する。その上で、マイクロPAと最適設計の実施に並行あるいは先行して遷移プロセス調査の風洞試験を行い、流体制御時の流れ場の特性と抑制メカニズムに注目した解析を行う予定である。この知見をマイクロPAの設計と最適設計の成果創出に役立てる。風洞試験で得られた知見と数値解析およびデバイス設計の連携を強化し、研究を加速したいと考えている。
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