非定常運動翼による高揚力・高推進力発生機構の解明とその効果的応用

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15360098
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 田中 和博 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (80171742)
• 研究分担者: 清水 文雄 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (20284599) ; 渕脇 正樹 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (15760113) ; 畠中 清史 九州工業大学, 情報工学部, 講師 (40325577)
• キーワード: Unsteady flow(非定常流れ) / Separation(はく離) / Airfoil(翼) / Pitching motion(ピッチング運動) / Heaving motion(ヒービング運動) / Vortex(渦) / Lift(揚力) / Thrust(推進力)

研究概要

低レイノルズ数領域(10^3<Re<10^4)において,ピッチング運動とヒーピング運動が独立に負荷される非定常運動翼の渦流れ場の構造およびこれらに働く非定常流体力(揚力,推進力)特性を明らかにすることを目的に,染料による流れの可視化,数値解析による可視化および小型六軸力覚センサによる非定常流体力測定を行った.その結果,以下のことが明らかになった.
(1)ピッチング運動翼およびヒービング運動翼の渦流れ場の構造
1.高無次元角速度のピツチング運動翼の迎え角増加時および高無次元ヒービング速度のヒービング運動翼のヒービング振幅減少時には,背面上に再循環領域が形成される.これらの動的挙動はピッチング運動翼の場合には翼形状に依存するが,ヒービング運動翼の場合には翼形状に依存しない.
2.数値解析による可視化より,無次元ヒービング速度が非常に高い場合には,翼背面上に2つの再循環.領域が形成されることが明らかになった.
(2)ピッチング運動翼およびヒービング運動翼に働く非定常流体力(揚力)特性
1.ピッチング運動翼およびヒービング運動翼背面上に形成される再循環領域により,はく離が抑えられ,これらに働く非定常揚力および揚抗比は定常状態時に比べ増加する.

研究成果

• [文献書誌] Masaki Fuchiwaki, Chang Jo Yang, Kazuhiro Tanaka: "Unsteady Separation and Vortex around Moving Airfoil"4th JSME/ASME Joint Fluids Engineering Division Annual Summer Meeting, FEDSM 03-45192. (CD-ROM). (2003)
• [文献書誌] Masaki Fuchiwaki, Chang Jo Yang, Kazuhiro Tanaka: "Experimental and Numerical Analysis of Unsteady Separation Around an Unsteady Airfoil"7th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization, ID-275. (CD-ROM). (2003)
• [文献書誌] Masaki Fuchiwaki, Chang Jo Yang, Kazuhiro Tanaka: "Detailed Visualization of Re-circulation Region on Unsteady Airfoils"The 7th Asian Symposium on Visualization,1A-1. (CD-ROM). (2003)
• [文献書誌] 渕脇正樹, 笠貴博, 池田賢治, 田中和博: "ヒービング運動翼背面上の渦構造と非定常揚力特性"日本流体力学会年会2003講演論文集. 182-183 (2003)
• [文献書誌] 渕脇正樹, 笠貴博, 池田賢治, 田中和博: "非定常運動翼背面上に形成される再循環領域の構造"日本機械学会2003年度年次大会講演会講演論文集Vol.II. No.03-1. 121-122 (2003)
• [文献書誌] 渕脇正樹, 笠貴博, 梁昌照, 田中和博: "低レイノルズ数領域における非定常運動翼(ピッチング運動翼/ヒービング運動翼)の渦構造と非定常流体力特性"日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集. No.03-16. 124 (2003)