| 研究課題/領域番号 |
19K04847
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| 研究機関 | 龍谷大学 |
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研究代表者 |
大津 広敬 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (20313934)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | バルート / 流体構造連成解析 / 柔軟模型 / 再突入飛行体 / 衝撃波 |
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| 研究実績の概要 |
2021年度は、2019,20年度に確立した3Dプリンタ(Form3)を用いて剛性の異なる試験模型を作成し、宇宙科学研究所所有の超音速風洞試験設備を用いて実験を行った。剛性は、模型の断面形状を変化させることにより変化させた。また、映像は4Kビデオカメラによって撮影し、実験によって得られた映像から、試験模型の変形の様子が剛性に応じてが変わることを確認した。その結果、柔軟模型の変形の詳細を確認することができた。また、変形に伴って、抗力が変化するため、その抗力変化と変形の関係を明らかにするための基礎データを取得することができた。
模型が大変形する場合に限り、模型の支持位置の違いによって、変形の仕方に非対称性が発生することが確認された。この現象は、数値流体解析では観測されず、風洞実験においてのみ観測された。この現象は風洞実験では、始動時に非対称な衝撃波が発生したあとに、一様な流れが形成されるが、その始動時の非対称な衝撃波によって、模型に大きな非対称な変形が起きることにより、変形に非対称性が発生した可能性がある。
また、2020年度に引き続き、ANSYS Discovery AIMによる流体構造連成解析を実施し、変形の様子を実験と比較することにより、模型の剛性と変形の様子を明らかにするための基礎データを取得することができた。また、一部、変形後の形状を作成し、それを用いた数値流体解析を行うことにより、抗力が変形によって変化することを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
1)現在所有している3Dプリンタおよび柔軟性を備えた光硬化性レジンを用い、超音速風洞試験の動圧に耐えることのできる試験模型を柔軟性を変化させて製作することができた
２)ANSYS Discovery AIMによる流体構造連成解析により、超音速気流中のバルートの変形量および変形の様子について風洞実験と解析で定性的な一致が得られた。
以上の結果から、想定した進捗状況であるといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度は、2019年度末に購入した3Dプリンタを用いて柔軟性を調整できる模型を作成できることとなり、それを用いてANSYS Discovery AIMによる流体構造連成解析との比較を行った。今年度は、高精度な解析を行うために格子点数を増やした解析を行うことを目的として、JAXAのスーパーコンピュータを用いた解析を行う。模型形状は、数式により簡易に形状作成できるOpenSCADを用いて作成する。また、実際の飛行環境を想定した解析を行い、剛性と変形量の関係および変形量が空力特性に与える影響の評価を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2021年度も、コロナ対応に伴い、予定していた学会出張を一部実施することができなかったため、旅費などの部分で差が生じた。2022年度は、最終年度のため、解析用PCの購入および風洞試験設備を利用した実験を行うための旅費および試験模型作成費用などに利用したいと考えている
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