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2017 年度 実績報告書

シンセティックジェットによる姿勢・流動制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K05807
研究機関工学院大学

研究代表者

佐藤 光太郎  工学院大学, 工学部, 教授 (80252625)

研究分担者 横田 和彦  青山学院大学, 理工学部, 教授 (70260635)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード噴流 / シンセティックジェット / 流動特性 / 非対称性 / 周波数
研究実績の概要

本研究はシンセティックジェットを利用した推力生成と基本流動特性評価,さらに推進体の姿勢制御に向けた流動制御などを試みるものであり,マイクロ飛翔体や自走式カプセル内視鏡などへの応用を視野に入れた基礎的研究である.主として流動制御,姿勢制御の基本原理を確立するため噴流構造に及ぼす振動特性,スロット幾何形状非対称性の影響が調べられ,流体力を決定するジェットベクタリングについて議論された.スロットに非対称突起物を設けて,様々な振動条件下で実験・数値計算を行った.シンセティックジェットの流れ場については速度分布計測とスモークワイヤ法による流れ場の可視化と数値計算による速度ベクトル,圧力分布および渦度分布から検討を行った.得られた成果として,連続噴流,シンセティックジェットの両者においてフローパターンに関する実験結果と数値計算結果は定性的に一致すること,本研究範囲でスロット非対称性の有無は連続噴流に対して進行方向に明確な違いを生まないものの,シンセティックジェットに対しては非対称性の影響が顕著であり,同一無次元周波数のシンセティックジェットではスロットのくちばし長さの増加に伴い噴流偏向度が大きくなること,等しい非対称スロットの場合にはシンセティックジェットの偏向度は無次元周波数で調整可能であることなどが明らかになった.噴流進行方向の変化はシンセティックジェットで生成される渦同士の相互干渉に起因するものであり,シンセティックジェット特有の現象であることがわかった.同様の傾向は矩形流路内の角柱型推進器モデルについても確認され,特定の流路内の設置位置,周波数において逆噴射に相当する流れの生成にも成功した.これらの結果からシンセティックジェットを姿勢制御に利用することで,推進体の姿勢は幾何形状を変化させることなく周波数で制御可能であることが確認された.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Vector control of synthetic jets using an asymmetric slot2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi, Koichi Nishibe, Yusuke Watabe, Kotaro Sato, Kazuhiko Yokota
    • 雑誌名

      ASME Journal of Fluids Engineering

      巻: 140 ページ: In press

    • DOI

      10.1115/1.4038660

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 同軸2円板間の回転円柱により誘起される旋回流の不安定性に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      姜東赫,佐藤光太郎,横田和彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 83 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1299/transjsme.17-00038

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulsed jets driven by two interacting cavitation bubbles produced at different times2017

    • 著者名/発表者名
      Tomita, Y. and Sato, K.
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 819 ページ: 465-493

    • DOI

      10.1017/jfm.2017.185

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 小型多段遠心ファンの空力特性に関する実験的研究(羽根車・戻り羽形状の影響)2017

    • 著者名/発表者名
      西部光一,野田和希,片平渉,高橋政行,大上浩,佐藤光太郎
    • 雑誌名

      混相流

      巻: 30 ページ: 483-490

    • DOI

      10.3811/jjmf.30.483

    • 査読あり
  • [学会発表] 非対称流れ場におけるシンセティックジェットの挙動観察2018

    • 著者名/発表者名
      小林亮太,西部光一,横田和彦,佐藤光太郎
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第67期総会・講演会
  • [学会発表] 円筒型プラズマアクチュエータを用いた噴流の流動特性2018

    • 著者名/発表者名
      板垣直樹,姜東赫,横田和彦,佐藤光太郎
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第24期総会・講演会
  • [学会発表] 噴流口の逆流防止板が旋回噴流の非定常特性に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      穴口海輝,姜東赫,横田和彦,佐藤光太郎
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第24期総会・講演会
  • [学会発表] The Flow around a Circular Cylinder with Tangential Blowing between Two Plane Plates2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Fujii, Donghyuk Kang, Kotaro Sato and Kazuhiko Yokota
    • 学会等名
      Int. Conf. on Jets, Wakes and Separated Flows
    • 国際学会
  • [学会発表] BEHAVIOR OF SYNTHETIC JETS IN AN ASYMMETRIC FLOW FIELD2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Terakado, Koichi Nisibe, Donghyuk Kan, Kazuhiko Yokota, and Kotaro Sato
    • 学会等名
      Int. Conf. on Jets, Wakes and Separated Flows
    • 国際学会
  • [学会発表] INVESTIGATION OF FLOW INSTABILITIES IN INWARD SWIRLING FLOW IN ROTATING MACHINERY2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Noda, Yohei Nomura, Koichi Nishibe, Hiroshi Ohue and Kotaro Sato
    • 学会等名
      Int. Conf. on Jets, Wakes and Separated Flows
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of Swirling Flow in a Pipe Generated by Annular Inlet Guide Vanes2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Takeda, Koichi Nishibe, Kotaro Sato, Donghyuk Kang and Kazuhiko Yokota
    • 学会等名
      Int. Conf. on Jets, Wakes and Separated Flows
    • 国際学会
  • [学会発表] FLOW CHARACTERISTICS OF AXIAL-FLOW FANS WITH AN UPSTREAM / DOWNSTREAM BLOCKAGE DISK2017

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Ochiai, Shinsaku Nakamura, Kotaro Sato, Donghyuk Kang and Kazuhiko Yokota
    • 学会等名
      ASME 2017 Fluids Engineering Division Summer Meeting
    • 国際学会
  • [備考] 工学院大学流体機械研究室

    • URL

      http://www.ns.kogakuin.ac.jp/~wwa1038/index.html

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公開日: 2018-12-17  

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