はく離能動制御のためのマイクロフラップの開発研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08555044
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 応募区分: 試験
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 木谷 勝 北海道大学, 工学部, 教授 (50001160)
• 研究分担者: 北田 基博 (株)デンソー, 技術管理部, 係長格(研究職) ; 赤池 茂 (株)デンソー, 技術管理部, 係長格(研究職) ; 望月 修 北海道大学, 工学部, 助教授 (50157830)
• キーワード: マイクロフラップ / 流れ制御 / はく離 / 間欠噴流 / 実験 / 数値シミュレーション / MEMS / 渦

研究概要

本研究で開発しようとしているマイクロフラップは、通常は流れに影響を及ぼさずに、必要なときだけ作動するインテリジェントパートタイムアクチュエータ(IPA)である。はく離の前兆を検出したとき、状況に応じた処置を施し、常に流れが翼面(もしくは壁面)に沿って流れるように制御することをめざいしている。
平成8年度において、マイクロフラップの基本的性質および特性を把握するために次のことを行った。1)円柱後流をはく離点上流に流入させ、はく離抑制に対する効果を調べた。2)流れ制御のためのデバイスとして間欠噴流を取り上げ、その特性を調べた。3)間欠噴流の噴出口に実験で与えるには難しい各種モードの攪乱を与え、種々の特性を持つ噴流の数値シミュレーションを行った。1)の実験から完全にはく離した流れを円柱後流による攪乱によって制御し得ることを示した。はく離を抑制するための攪乱を与える最適円柱直径および位置が存在することを示した。2)の実験からは攪乱としての間欠噴流の軌道を予測し得ることを示した。すなわち、任意の場所に攪乱を作用させ得ることを示した。また、攪乱の強さについても間欠噴流の発生のさせ方により制御しうることを明らかにした。3)の数値シミュレーションでは噴流の渦構造の合体・伸張・乱流化を噴出口の攪乱により制御できることを示した。

研究成果

• [文献書誌] 望月修,木谷勝,志摩祐介,斉藤明宏: "非定常かく乱に対するディフ-ザ内はく離流れの応答" 日本機械学会論文集(B編). 63・605. 54-61 (1997)
• [文献書誌] 鈴木紳由,木谷勝,望月修,神通秀則: "主流中における間欠噴流の特性(はく離制御デバイスの基礎研究)" 日本機械学会論文集(B編). 63・605. 106-111 (1997)
• [文献書誌] N. Suzuki, M. Kiya, O. Mochizuki: "Torards the Development of Flow Separation Control Dence : A prlsting Round Jet Issuing into Crossflow" Proceedings of JSME100 Conference. (1997)
• [文献書誌] M. Kiya, M. Nagatomi, O. MochizukiKi: "Simulating an Impulsirely Starting Round Jet by a 3D Vortes Method" Proceedings of JSME100 Conference. (1997)
• [文献書誌] M. Kiya, Y. Ido and H. Akiyama: "Vortical Structure in Forced Unsteady Circular Jet : Simulation by 3D Vortex Method" European Series in Applied and Industrical Mathematics. Vol. 1. 503-520 (1996)