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2015 年度 実績報告書

超小型低圧風洞の開発と超低レイノルズ数領域の昆虫サイズ翼空力特性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25630395
研究機関金沢工業大学

研究代表者

岡本 正人  金沢工業大学, 工学部, 教授 (70462124)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード風洞実験 / 超低レイノルズ数 / 翼の空力特性 / 昆虫の翅
研究実績の概要

大型の航空機の翼型に関する多くの研究や風洞実験データは、航空機の設計開発に活かされてきた。一方、昆虫のような小さなサイズの翼については翼に作用する空気力が微小であることから、空力特性に関する風洞実験データはほとんど得られていない。そこで、この小さな翼の空力特性を得るための専用の低圧風洞装置を開発した。低圧環境下では同じレイノルズ数であれば空気力を大きくして測定が可能である。その結果、レイノルズ数が1000~10000の翼に作用する空気力(揚力、抗力、ピッチングモーメント)が精度よく測定できるようになった。これは、風洞実験から得られる翼の空力特性としては世界最小のレイノルズ数のデータと思われる。そのため、本風洞を用いて様々な翼型や翼表面性状の効果について検証を試みた。実験を行った翼型は主としてトンボの翅に見られるコルゲート薄翼と、甲虫(コガネムシ)の前翅(鞘翅)に見られる大きなキャンバを持った薄翼である。また、表面性状については、チョウの翅の鱗紛の効果や細かいコルゲート表面の抗力について測定を行った。今回の研究において最も興味ある結果が得られたのは、コガネムシの鞘翅に見られる大きなキャンバ(翼弦長の20%以上)を持った翼のピッチングモーメント特性で、モーメントの中心を翼の下方に持っていくと、迎角の大きな範囲でモーメント係数がゼロになるという特性を持つことが分かった。このような大きなキャンバの薄翼はレイノルズ数が数千以下になると他の薄翼とほとんど揚抗比が変わらないことから、昆虫サイズの翼として大変興味のある翼型である。
これらの成果は複数の学会において発表を行ったが、特に甲虫の大キャンバ円弧薄翼について新たな知見が得られたため論文投稿を行った。この論文については現在審査中である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (5件)

  • [学会発表] 超低レイノルズ数における翼前縁形状の空力効果2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木航星,岡本正人
    • 学会等名
      第48回流体力学講演会/第34回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 発表場所
      金沢歌劇座
    • 年月日
      2016-07-08 – 2016-07-08
  • [学会発表] 超低レイノルズ数領域における円盤翼の空力特性2016

    • 著者名/発表者名
      中村 輔,岡本正人
    • 学会等名
      第48回流体力学講演会/第34回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 発表場所
      金沢歌劇座
    • 年月日
      2016-07-08 – 2016-07-08
  • [学会発表] 低レイノルズ数流れにおける空力係数の翼型依存性2016

    • 著者名/発表者名
      塩崎友也,岡本正人
    • 学会等名
      第48回流体力学講演会/第34回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 発表場所
      金沢歌劇座
    • 年月日
      2016-07-08 – 2016-07-08
  • [学会発表] 昆虫サイズの翼型空力特性のレイノルズ数効果2016

    • 著者名/発表者名
      岡本正人, 橋本昂太, 塩崎友也
    • 学会等名
      第34回エアロ・アクアバイオメカニズム学会講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-23
  • [学会発表] 超低レイノルズ数における物体表面形状による抗力係数への影響2015

    • 著者名/発表者名
      鮱名啓太, 谷口由佳, 岡本正人
    • 学会等名
      第47回流体力学講演会/第33回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学 駒場リサーチキャンパス
    • 年月日
      2015-07-03 – 2015-07-03

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公開日: 2017-01-06  

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