2023 年度研究成果報告書

羽ばたかずに羽ばたくー非定常空気力学に基づく能動的気流制御システムの確立ー

研究課題

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研究課題/領域番号	21K14343
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分24010:航空宇宙工学関連
研究機関	東北大学
研究代表者	佐藤慎太郎東北大学, 工学研究科, 助教 (60869650)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	プラズマアクチュエータ / 流体制御 / 非定常空気力学
研究成果の概要	固定翼に可動部を持たない気流制御デバイスである Plasma Actuator (PA) を取り付けることで、羽ばたき動作によって誘起されるような非定常な流れ場を制御する手法の確立に向けた数値的・実験的研究を実施した。まず、数値シミュレーションにより、PA が生成する電気流体力を流れ場に付与することによって、翼の羽ばたき動作によって生じる流れ場と類似した流れの構造が再現できることを示した。さらに、実証実験として、PA を従来とは逆方向に取り付けることで、数値シミュレーションと同様の流れ場を誘起し、流れを意図的に剥離させることで、非定常な揚力を生成できることを明らかにした。
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	これまでの PA を用いた流れの制御は、剥離流れを抑制することに重きを置いていたことに対し、本研究では、剥離の促進によって流れ場を制御する手法の構築に取り組んだ。本研究課題で得られた知見を活用することで、既存の固定翼機に PA を取り付けるだけで安定な飛行が可能になるだけでなく、飛翔生物のような機動性の高い運動を可能にする技術の確立に繋げることが期待される。また、本研究課題は従来とは大きく異なる手法を用いて非定常な流れ場の制御を試みるものであり、非定常空気力学に新たな知見を与えることが期待される。