剥離乱流剪断層の非定常現象の解明

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08405061
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 砂田 保人 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50216488)
• 研究分担者: 辰巳 薫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (40236550) ; 李家 賢一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20175037) ; 佐藤 淳造 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (80011211)
• キーワード: 剥離剪断層 / 乱流 / フラッピング

研究概要

翼型上に生ずる剥離剪断層のふるまいは、航空機の空力特性に大きな影響を与える。特に剥離剪断層が翼面に再付着する現象は、翼の失速現象と関係が深い。近年の研究によると剥離剪断層の再付着は非定常的な現象で、フラッピングと呼ばれる低周波数で上下に剪断層が振動する現象が多大な影響を与えていることが知られてきた。本研究では,この剥離剪断層の非定常的挙動、特にフラッピング現象の発生機構を明らかにすることを目的として風洞実験と数値解析による研究を行う。本研究においては、剥離剪断層を風洞模型上に発生させ、剥離点および再付着点付近における局所における流速測定、速度変動相関測定を行う。また流れの可視化により剥離剪断層全体の非定常的挙動を明らかにする。測定結果と数値シミュレーションによる解析結果との比較も行う。本年度は、このうち、高速カメラを用いた流れの可視化の予備測定、流速測定試験、数値計算を行った。具体的には、
1.高速度ビデオカメラ等を入手して風洞に設置。画像処理の予備測定を行った。
2.レーザー・ドップラー流速計による乱流測定試験を行った。
3.剥離剪断流付近の数値計算を行い、実験結果と比較検討した。
上記の結果、実験では剥離剪断層内の乱流構造を克明に明らかにすることが出来た。乱流モデルを用いた数値計算では、前年度用いた方法を一部改良することによって、剥離剪断層内の平均流速分布、乱れ応力分布について実験結果と定性的によく一致する結果が得られた。