| 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，横流れ制御に最適化した極低擾乱PAの開発，およびPAの運動量付加により想定されたメカニズム通りに遷移が生じているか実験による調査と，プラズマ孤立擾乱素子の提案・開発を行った．
PAの開発については，導電性ナノ粒子塗装を用いた境界層制御用PA電極を風洞試験へ適用し影響を調査した．低速風洞を用いて，30m/s程度の気流条件で翼前縁の境界層の薄い部位に設置したPAの擾乱と運動量付加の影響を，熱線風速計およびIR画像解析を主とする流体計測により調べた．その結果，本条件では製作した厚み5μm程度のPA電極は流れの構造を乱さず，また運動量付加時には従来の素子同様に遷移遅延が達成できることを示した．流体解析の結果，ベース流れは強い横流れ不安定による縦渦が生じ，これが二次不安定により崩壊することで乱流遷移に至る一連のプロセスが明らかになった．PAによる運動量付加時には，横流れ自体が抑制され，異なる機序で乱流に至るプロセスが昨年度の研究成果から予想された通りに生じていた．高速大スケールでの遷移制御性能を調べるためにはこの遷移プロセスを回避する必要があるため，本試験の知見は来年度研究に活かされる．
プラズマ孤立擾乱素子については，先行研究で風洞試験では効果が示されている物理的な孤立擾乱素子を大気圧非平衡プラズマの微小ドットで置き換えることを目的として提案・開発した．ドット生成手法を検討・実装し，風洞試験において遷移に干渉するのに十分な擾乱が生じることと，ドット間隔に依存し遷移位置が変化させられることを実証できた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
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やや制限され，風洞実験計画が変更されたため．
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| 今後の研究の推進方策 |
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．またプラズマ孤立擾乱素子については先行研究をベンチマークに同様の結果が得られるか検討するとともに，ドット間隔による流れ場の変化への適応性を調査する．3年間のCOVID-19の影響により国外試験の状況も変化しているが，海外研究者と調整し試験および協力を進めて行く方法について早急に調整を行う予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
風洞試験に関わる模型設計に必要な情報取得が遅れたため．未使用額は当初の次年度使用計画に加え風洞試験模型の製作を行う．翌年度請求分は風洞試験・素子開発に関わる消耗品と国内外旅費，および論文出版費用に充てる計画である．
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