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本研究では、東北大学流体科学研究所の1-m 磁力支持天秤装置（1-m MSBS）を用いて、ゴルフボールの様な球体にディンプルが付いた回転体について、物体まわりの流れが変化する臨界レイノルズ数領域を含んだ流れ場での支持干渉のない空力特性を明らかにすることを目的としている。1-m MSBSは、模型に挿入した永久磁石と周囲に配置したコイルが作る磁場の相互作用により模型を空中に非接触で支持する風洞実験装置である。模型の位置姿勢は複数台のラインセンサーカメラで測定され、目標位置との差に基づいてフィードバック制御器がコイルに流す電流を制御することで、模型を風洞測定部の任意の位置に制御する。
本研究では2020年度までに、1-m MSBSのセンサー系を回転球に適したものへ改修し、平滑な表面の球模型の磁気力浮揚技術と浮揚状態でのエアジェット吹付による回転試験技術を開発した。 これにより、直径142 mmの球模型を、無風時に磁気支持状態で最大1100 rpmまで回転させることを確認するとともに、風速4m/sの一様流中においても同様に1100rpmまで回転上昇させることを確認している。最終年度は、これらの実験技術を用いて風洞実験を行い、平滑な表面の回転球の空力計測を実施した。直径142 mmの球模型を用いて、計測条件を風速7 m/s（レイノルズ数 ＝ 6.5 × 10^4）、回転数600 rpm以下として風洞実験を実施し、抵抗やマグナス力の急激な減少を確認した。これにより、本研究の最低限の目標である平滑な表面の回転球の風洞実験技術を確立することができた。今後この技術をもとに、回転球について広範囲の風速と回転数で空気力を計測する。さらに、本実験技術を発展させ、球から表面形状が少し異なるディンプルやシームの様な表面を持つ回転球状物体の空力現象を明らかにしていく予定である。
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