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2021 年度 実績報告書

革新的な高速流れ制御用高周波運動量付加装置の作動状態解明と性能評価

研究課題

研究課題/領域番号 19K04198
研究機関豊田工業大学

研究代表者

半田 太郎  豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30284566)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード流体振動子 / 流体制御 / 超音速流れ / 遷音速流れ / 衝撃波 / 境界層
研究実績の概要

高周波フラッピング噴流発生デバイスを主流マッハ数1.83の衝撃波/境界層干渉流れに適用し,壁面近傍の流速をシャドウグラフ流速計測法(Shadowgraph Image Velocimetry)で計測することで衝撃波の逆圧力勾配により生じた壁面近傍におけるはく離流れの状態をデバイスの作動状態を変えて評価した(本デバイスはデバイス内のキャビティ長さを変化させることでデバイス内の流量に独立でフラッピング周波数を変化させることができる).その結果,デバイスの流量が大きくなるほど,デバイスの周波数が高周波になるほど,はく離領域は小さくなり,干渉領域の速度回復の程度が大きくなることが明らかになった.
これまでに開発した高周波フラッピング噴流発生デバイスをさらに発展させ,隣り合う二つの噴流が互いに逆位相でフラッピング運動するデバイスを提案した.すなわち,二つの流路にある共振室をスロットで接続したデバイスを開発したところ,これまでに実現できなかったフラッピング噴流の数十kHzでの同期に成功した.また,開発した新しいデバイスから発生した流れの状態をシュリーレン法により可視化したところ,弓形の特徴的な構造が数十kHzの高周波で発生することを確認し,これまでのデバイスでは作り得なかった新しい流体構造を作り出せることが明らかになった.すなわち,本デバイスは高周波駆動が必要な高速流れのはく離制御,超音速混合促進に適用可能なことが明らかになった.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Device for creating a pair of anti-phase-synchronized high-frequency flapping jets2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Shoji, Satoshi Yuura, Taro Handa
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators: A. Physical

      巻: 341 ページ: 113595

    • DOI

      10.1016/j.sna.2022.113595

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of supersonic mixing enhancement by a wall-mounted three-dimensional cavity2021

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Anyoji, Fujio Akagi, Yu Matsuda, Yasuhiro Egami, Taro Handa
    • 雑誌名

      Acta Astronautica

      巻: 188 ページ: 491-504

    • DOI

      10.1016/j.actaastro.2021.08.019

    • 査読あり
  • [学会発表] 高周波フラッピング噴流を用いた斜め衝撃波/境界層干渉流れの能動制 御に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      青木塁, 湯浦聡史, 半田太郎
    • 学会等名
      2021年度衝撃波シンポジウム
  • [学会発表] High-speed schlieren visualization of two jets flapping in anti-phase at high frequency2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Shoji, Taro Handa
    • 学会等名
      Eighteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental study on pressure-ratio dependence of high-frequency flapping jets2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yuura, Taro Handa
    • 学会等名
      Eighteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] 数十kHzでフラッピング運動する噴流のモード分解解析2021

    • 著者名/発表者名
      湯浦聡史, 藤村育大, 半田太郎
    • 学会等名
      日本機械学会2021年度年次大会
  • [学会発表] 感温塗料を用いた高周波フラッピング噴流による伝熱促進技術の評価2021

    • 著者名/発表者名
      植松諒,半田太郎
    • 学会等名
      第 17 回学際領域における分子イメージングフォーラム

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公開日: 2022-12-28  

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