| 研究課題/領域番号 |
25420139
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| 研究機関 | 独立行政法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
池田 友明 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 航空本部, 研究員 (00443276)
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| 研究分担者 |
跡部 隆 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 航空本部, 主任研究員 (80358663)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 空力音響 / 低レイノルズ数 / 境界層 |
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| 研究実績の概要 |
本テーマは、低レイノルズ数翼周り流れの非定常変動メカニズムを考慮に入れた翼型設計手法の研究という３年間の研究期間の２年目である。昨年度の研究内容は、大きく３点に分けられる。翼設計の知見に直接繋がる翼形状と非定常性についての研究、空力音と空力特性との関わりに関する研究、連携研究先である東北大学火星大気風洞の実験結果をフォローする数値計算、である。
始めに、初年度に実施したレイノルズ数10,000における翼形状と非定常性のパラメトリックスタディーについて、線形安定性解析を追加で実施し、得られる変動周波数と翼面境界層及び後流との相関を明らかにした。翼形状と空力特性との関係についての知見も含めて成果をまとめたものが昨年度海外誌 AIAA Journal に査読論文として採択され、近日中に出版される予定である。非定常変動メカニズムを考慮に入れた翼設計の指針として、本研究テーマにおいては大変重要な成果であると言える。
同様に初年度に実施した NACA0006 翼型を用いた空力音と空力性能との相関に関する実験研究を、昨年度は数値計算により詳細に調査した。迎角とトーンノイズ周波数の関係について、実験結果を良好に再現することができた。また、トーンノイズが出ている状態からさらに迎角を増すとノイズが消失する現象が、乱流楔の発現と境界層の遷移に対応することも確認できた。この成果は国内会議で口頭発表し、今後査読論文に纏める予定である。さらに、東北大学火星大気風洞で実施された実験を基に、低レイノルズ数・高亜音速時に、音響共鳴の存在下で空力特性が大きく影響を受け得ることを数値計算により再現し、国際会議で発表した。また、上記の成果に加えて、周期的な非定常性が境界層の乱流遷移に与える影響について、研究分担者が安定性解析の観点から研究を進めている。この成果に関しては途中経過を国際会議で発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
２年目は、初年度に実施した数値計算のより詳細な解析、並びに過去に実施された風洞試験の数値解析を行った。翼設計の重要な指針となる、空力音響効果に起因する非定常変動成長が、翼形状と剪断層の安定性の観点から纏められ、査読論文化されたのは一つの主要な成果である。また、流体物理的側面から、空力音の発生と境界層遷移との関わりについて得られた数値計算結果と風洞実験との比較は学術的に大変興味深いものであり、今後成果として纏めて行く予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度は、さらに数値計算に重点を置いた解析を進めて、この２年間で得られた成果を発信することにより注力していきたいと考えている。特に、空力音の発現により空力性能が向上する物理的メカニズムに関して、昨年度までに実施した風洞試験結果と、より詳細な三次元数値計算との比較の観点で纏める予定である。また、引き続き翼形状と非定常性発現に関して得られた知見を翼設計へのフィードバックに繋げる研究を続けていきたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
初年度に数値計算で得られた知見を元に風洞試験用に模型を新たに製作する予定であったが、初年度内に模型製作を業者に発注することなく自主製作できたため、予算が余ることとなった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
今年度は数値計算研究を加速しこれまで成果を纏める方針であるため、最終年度に計算リソースを増やす点と、成果の外部発表のために予算を充てる予定である。
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