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本研究では、回転翼を利用しないダクト型推力発生装置の試作を行い、その流体力学的特性について検討した。本装置の基本アイデアは流体推力発生装置(特開2008-100628)として出願されており、回転翼を利用する従来の推進装置であるスクリュープロペラに対して、回転するボスにより生じる回転流をダクトとダクト内面に配置したベーンにより直進方向に誘導して噴出し推力を得る、というアイデアに基づいている。ただし、回転流を強める手段として、突起付きボス、表面粗度つきボス、あるいはボス断面の偏円化、等を考慮した装置とする。従来の装置では後方への回転流が無駄になっていたが、本装置では回転流を積極的に利用し後流にはほとんど回転流を残さない。本応募課題では、このような新形式の推進装置について実証化の基礎的知見を得ることを目的に研究を実施した。
本助成による研究以前に自主研究として風洞実験や回流水槽での基礎的実験を実施してきたが、それらの研究結果を参照して、さらに適切なダクト内径、ベーン角度、ボス直径、突起形状等のパラメータについて検討し、回流水槽実験用の模型を製作した。複雑な形状のボスの作成には3Dプリンタによる造形を利用した。回流水槽で、流体力(抗力、推力およびトルク)の計測、流れの可視化等の実験を実施し、効率等の検討を行った。実際に推力が発生していることが確認されたが、初年度の模型では十分な効率が得られていないので、2年度目にボス後部の死水領域低減のためのフェアリング付加、およびテーパー付ダクトについて検討した。その結果として、効率向上という結果が得られたが、本研究で提案した推進器の性能は、従来のスクリュープロペラにはまだまだ及ばない。萌芽研究としての成果は十分に達成したと考えているが、効率向上に関する研究を引き続き実施していく必要がある。
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