高密度マイクアレイと集束超音波音響流を用いた壁面圧力変動場に基づく乱流制御

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K04176
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19010:流体工学関連
• 研究機関: 明治大学
• 研究代表者: 中 吉嗣 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (10723421)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 乱流 / 乱流計測 / 乱流制御 / 乱流の直接数値シミュレーション

研究成果の概要

本研究では下記の３点について研究を実施し成果を得た。①高密度マイクロフォンアレイによる壁面圧力変動場の測定手法の開発、②流れ制御用超音波音響流アクチュエータの開発、③直接数値計算（DNS）データベースを用いた壁面圧力変動と乱流構造の関係解明。①について曲面に適用可能なフレキシブルマイクアレイ、圧力の空間勾配場を評価可能な60ch 2列マイクアレイを開発した。②について多数の超音波トランスデューサを位相制御して形成される強い音圧場によって生ずる超音波音響流を実現した。③について壁乱流のDNSデータベースにクラスタリング解析を適用し、強い壁面圧力変動に対応する代表的な乱流構造を明らかにした。

自由記述の分野

流体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発したマイクロフォンアレイによって乱流場の情報を壁面で計測可能な新たな手法の構築が進められた。超音波音響流アクチュエータについて、ハプティクス分野で開発・発展しているフェーズドアレイ集束超音波技術を流れの制御に応用する異分野融合の試みであり、今後さらなる発展が期待される。DNSデータベースを用いた壁面圧力変動と乱流構造の関係解明について、学術的に新たな視点としてクラスター解析を適用している。