|
本研究では、間欠的に吹出す渦発生ジェットを用いて、後方ステップ再付着流れを制御する実用的なシステムを構築することにより、一般のはく離、再付着過程を制御する工学的な応用に拡張し、従来用いられている制御技術をさらに一歩進めた実用化の過程を提示することを目的とする。そこで、後方ステップ流れ(ステップ高さ40mm、アスペクト比18)において、ステップ上流の十分発達した乱流境界層に吹出し孔列(直径d=2.0mm)からジェットを吹出す実験を実施した。その結果、吹出しピッチが10d〜20dの範囲で後方ステップ端において三次元の擾乱を与えたにもかかわらず、再付着領域壁面近傍の流れはスパン方向に一様で、二次元的な性質を示す。そして、ジェット速度比がVR=1〜7において、再付着距離はジェット速度比の増加に対応して減少し、吹出し無しと比較して20%も減少する。速度比VRにより再付着距離の制御操作が可能であることを明らかにした。次に、速度比に対する壁面静圧ゲインが最大となる流れ方向位置を求め、速度比に対し壁面静圧は線形的に変化すことが判明した。そこで、制御パラメータを静圧ゲイン最大位置における壁面静圧力、時定数の短い電磁バルブを用いた制御操作量を速度比とした再付着制御システムを構築した。制御システムを壁面静圧ステップ応答試験に供試した結果、時定数が短い良好な制御結果が得られ、はく離せん断層を任意の位置に任意の時刻で再付着させることが可能となり、制御システムの妥当性が確認された。併せて、流れの順流と逆流を検知可能なセンサーの開発を進めるため、センサー周りの流れと熱の挙動を数値計算と拡大模型による実験を実施して、センサー特性の把握に努め、その成果を纏めた。以上により、工学的応用の可能性を示す研究成果を得ることができた。
|
