| 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ビ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,PIV画像計測および小型六軸力覚センサによる非定常推進力測定を行った.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後流の渦流れと非定常推進力の関連性
(1)ヒービング運動翼に働く非定常推進力はピッチング運動翼に働く非定常推進力に比べて大きい.ヒービング運動翼後流に形成される推進力発生渦列の渦度が高く,翼後流の増速流が大きくなるためである.
(2)ヒービング運動翼後流に形成される増速流は,上死点および下死点では小さくなるためにヒービング振幅に対する非定常推進力のヒステリシスループは凸型となる.一方,ピッチング運動翼後流に形成される増速流は上死点および下死点で最大となるためにヒステリシスループは凹型となる特性がある.
2.ピッチング運動翼およびヒービング運動翼の推進力効率
(1)ヒービング運動翼の推進効率は最大20%程度である.ヒービング運動翼には推進力と同時に大きな非定常揚力が働くためである.一方,ピッチング運動翼の最大推進効率は40%である.ピッチング運動翼に働く非定常モーメントが大きくないために,ヒービング運動翼に比べて高い推進効率が得られる.
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