| 研究課題/領域番号 |
20KK0104
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
松野 隆 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (90432608)
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| 研究分担者 |
関本 諭志 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50783817)
郭 東潤 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主幹研究開発員 (10358450)
青野 光 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (10623712)
西田 浩之 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60545945)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-27 – 2025-03-31
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| キーワード | 流体制御 / 境界層 / 乱流遷移 / 後退翼 / プラズマアクチュエータ |
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| 研究実績の概要 |
後退翼の横流れ不安定による乱流遷移について，旅客機の飛行条件でも利用可能なプラズマアクチュエータ (PA) による制御手法を確立することを目的として研究を行っている．
本年度は，昨年度に引き続き横流れ制御に最適化した極低擾乱PAの開発と，PAの適切な運動量付加法の開発および速度・スケール依存性の調査を行った．
極低擾乱PAの開発については，昨年に引き続きフォトリソグラフィによるマイクロPAの並列・集積化と，風洞試験への適用のための導電性ナノ粒子の塗装を用いた境界層制御用PA電極の製作と性能評価を行った．集積化マイクロPAについては，集積化の密度と単一の素子あたりの生成推力はトレードオフの関係にあり，集積化素子の最大推力は印加電圧に応じた最適な電極幅に設定する必要があることを明らかにした．また，小型集積化PAにおいてもPulsed DC方式を用いることでSDBD方式より高い推力が得られることを実証した．導電性ナノ粒子塗装PAは厚み5μm以下の表面粗さを実現し，低速風洞における境界層の試験において乱流遷移を促進しない電極（極低擾乱PA）が実現されていることを確認した．
PAの適切な運動量付加法の開発および速度・スケール依存性の調査については，横流れ抑制による流体制御機構を調査した．その結果，横流れ自体の抑制により横流れ渦の発達が抑制され，遷移プロセスは横流れ起因ではなくなっていることがわかった．高速域では，一様流の流速40m/sにて制御効果を確認したが，流速の増加に伴い制御効果は減少した．原因はPAの流体制御力の相対的な低下と遷移プロセスの変化の2要因が考えられ，今後の研究が必要である．またLES解析を行った結果，実験と同じく前縁付近への体積力投入により横流れ緩和による遷移遅延効果を確認した．数値解析は来年度以降の運動量付加法の最適化に用いる予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
昨年度に引き続き，COVID-19の影響で国内外の移動が制限されたため，計画していた風洞実験の実施が極めて制限されたため．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は上半期に低乱風洞試験を再実施し，横流れ抑制時の流体解析を行う．これによって高速流れ適用時の遷移抑制効果を制約する要因がプラズマアクチュエータの流体制御力なのか，遷移プロセスの変化によるものなのかを同定する．極低擾乱PAについては，境界層流れへの適用時の設置位置について，数値解析および進化計算による最適設計法を適用し性能予測を行う．下半期には低速風洞において性能実証を行うとともに，続く国外試験の予備試験を行う．なお現在も新型コロナウイルス感染症の影響は続いており，今後も状況を慎重に見極めながら試験を実施するともに，研究の効率的推進により，影響を可能な限り小さくする必要がある．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍の影響で出張を差し控えた分の旅費差額が出ている．未使用額は今年度後半以降に状況を見極めた上で出張を行う際の旅費に利用する計画である．
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