2005 Fiscal Year Annual Research Report
火星のデューン形状を模倣した流体抵抗軽減技術に関する研究
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17560136
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
李鹿 輝 山形大学, 工学部, 教授 (00253906)
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| Keywords | 乱流 / 渦 / 火星デューン / 流体抵抗 / PIV / 可視化 / 流れ制御 / 後流 |
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| Research Abstract |
我々の身の回りの流れのほとんどは乱流であるといって過言でない。乱流状態では伝熱や混合が増加する一方で、流れの抵抗や流体騒音も増大するため、乱流および付随する様々な輸送現象は産業あるいは環境とエネルギーに関わる諸問題において重要な因子である。一方、NASAのThe Mars Global Surveyorが撮影した火星表面の写真からデューンが鮮明に映った。地球上の砂丘と異なって、孤立した多数のバルハン型(馬蹄形)デューンが群立することが観測される。このパターンから、砂の供給が少なく、一定方向の風が強く吹くことによって低流体抵抗のデューンが形成されていると推測できる。火星の自然現象はまたまた未知が多いが、デューンが孤立して存在することから地球上の砂丘より火星のバルハン型デューンの流体抵抗が小さいと考えられる。
本研究は、省エネルギーを目標として、火星には自然がつくるデューンを模倣することによって流体抵抗低減の装置を開発する。基礎研究としては、航空宇宙局(NASA)のThe Mars Global Surveyorが撮影した火星デューンの3次元写真を画像処理法で分析し、その解析結果に基づいて火星デューンのモデルを作製した。回流水槽を用いて火星デューンモデルに対して流れの基礎実験を行い、高速ビデオカメラを用いてデューン周りの流れのPIV(Particle Image Velocimetry:粒子画像流速測定法)画像を撮影した。PIV解析結果から、火星デューン周りの乱流構造と支配する渦構造を解析し、流体抵抗低減の原理を明らかにした。そして、空力形状を最適化することによって流体抵抗低減のデューンを設計した。また、ウェーブレット解析技術を用いてPIV解析結果を解析することによってデューン周りの各種スケールの流れ構造を抽出した。
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Research Products
(6 results)
