| 研究課題/領域番号 |
10450069
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
福西 祐 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60189967)
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| 研究分担者 |
中橋 和博 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00207854)
小濱 泰昭 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (60006202)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| キーワード | 薄膜アクチュエータ / 能動制御 / T-S波 / 斜行波 / ピエゾセラミック素子 / PVDFフィルム |
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| 研究概要 |
1.風洞実験による研究
まずPVDF圧電フィルムを薄い突起物として平板表面に接着し、圧電フィルム制御用ワークステーションの信号により圧電フィルム駆動用高速電力増幅器を通じて駆動し、さらに各フィルムに位相を変化させた信号を送ることにより、新たな乱れを作り出すことなくT-S波および斜行波が励起できることを発見した。
さらに制御用デバイスをピエゾセラミック素子に変えて基礎実験を行い、その結果PVDF圧電フィルムで発生させることができなかった角度の浅い斜行波対も生成できることが示され、さらにピエゾ素子を小型化し個数を増やすことで、様々な角度の片方向の斜行波の生成にも成功し、本研究の目的であった薄膜アクチュエータにより遷移過程の境界層に様々な波を導入する技術を開発するという点では目論見通りの成果を上げることができた。
しかしながら、実験装置の制約等の関係もあり、制御の結果として実際に遷移点を上流あるいは下流に移動させるという実験にまでは至らなかった。
2.数値シミュレーションによる研究
直交グリッドを用いたナビエ・ストークス計算の結果、ピエゾ素子が境界層中に波を生成する過程の再現に成功した。さらにそのメカニズムは、壁面における滑り無し条件を満足すべく壁面において局所的に生成される渦度の濃淡が移流拡散することによっているということが初めて明らかとなった。これはアクチュエータ素子の角部が動くことで変動が導入されているものと考えられていたメカニズムが誤っていることを示し、埋め込み型のアクチュエータによる流れの制御の可能性を示唆する結果である。
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