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2010 年度 実績報告書

Fly By Light Power:低パワーによる飛躍的な高速空力性能の向上

研究課題

研究課題/領域番号 22226014
研究種目

基盤研究(S)

研究機関名古屋大学

研究代表者

佐宗 章弘  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40215752)

研究分担者 酒井 武治  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90323047)
松田 淳  名城大学, 理工学部, 准教授 (80415900)
酒井 康彦  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20162274)
キーワード超音速流れ / 揚力 / 抗力 / レーザー / 乱流
研究概要

本研究は、超音速流れに低パワーの高繰返しレーザーパルスを付加し、圧縮性流れの性質を活用した新しい流体力学的機能を創成し、飛躍的な空力性能の向上を実現することを目的とする。今年度は特に、(1)バロクリニック効果を利用した低密度領域滞留時間・作用力積量の増加をもたらすモデル形状、(2)プリカーサー効果の検証実験装置の構築、(3)格子乱流が誘起する速度乱れ場による衝撃波減衰について、衝撃波管、超音速風洞、正方形断面バリスティックレンジ、低速格子乱流風洞、高繰返しパルスレーザー、非定常N-S(Navier-Stokes)方程式数値シミュレーションおよび診断計測を駆使して研究に取り組み、以下の研究成果を得た。
(1) 軸対称モデル周りのマッハ数1.94の流れに対して、最高繰返し周波数80kHzのレーザーパルスエネルギー付加し、最高抗力低減量21%、最高エネルギー利得10(1000%)の性能を得た。
(2) 超音速流れに置かれた平頭円柱前方の衝撃層内で繰返しレーザーパルスで加熱された高温、低密度領域がバロクリニック効果によって同じ循環を持つ複数の渦輪を生成し、それらの干渉を実験的に調べる実験系を構築した。渦輪間の距離を変化させることによって、系の安定性は複雑に変化することを明らかにした。更に、過去に数値解析で予測されたslip-through運動を実証した。
(3) 低速風洞で生成した格子乱流と、新規開発した小ブラスト発生装置(パーソナルコンピューターによる自動作動・データ取得)で発生した弱い衝撃波との干渉実験を行い、速度変動の自乗平均平方根と変調圧力の標準偏差が比例関係にあることを明らかにした。
(4) 試験部でレーザーパルスプラズマが生成可能な衝撃波管を製作し、作動実験を行った。
(5) 軸対称2次元非定常Navier-Stokes(N-S)方程式の数値シミュレーションコードを開発した。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Interactions among baroclinically-generated vortex rings in building-upan acting spike to a bow shock layer2011

    • 著者名/発表者名
      Jae-Hyung Kim, Atsushi Matsuda, Akihiro Sasoh
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 23 ページ: 021703

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The modulations of weak shock wave through turbulent slit jet2010

    • 著者名/発表者名
      Jae-Hyung Kim, Akihiro Sasoh, Atsushi Matsuda
    • 雑誌名

      Shock Waves

      巻: 20 ページ: 339-345

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supersonic Drag Reduction with Repetitive Laser Pulses through a Blunt Body2010

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Sasoh, Yohei Sekiya, Takeharu Sakai
    • 雑誌名

      AIAA Journal

      巻: 48 ページ: 2811-2817

    • 査読あり
  • [学会発表] Wave Drag Reduction with Repetitive Laser Pulse Energy Depositions up to 60kHz2010

    • 著者名/発表者名
      J.H.Kim, K.Yamashita, T.Sakai, A.Matsuda, A.Sasoh
    • 学会等名
      第47回日本航空宇宙学会中部・関西支部合同秋期大会
    • 発表場所
      名城大学天白キャンパス
    • 年月日
      2010-11-26
  • [学会発表] Improvement of Drag Reduction Performance using Repetitive Laser Energy Depositions2010

    • 著者名/発表者名
      J.H.Kim, A.Matsuda,T.Sakai, A.Sasoh
    • 学会等名
      第8回日本流体力学会中部支部
    • 発表場所
      岐阜市
    • 年月日
      2010-11-19

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公開日: 2012-07-19  

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