人工筋肉をノズル部に用いた噴流拡散のフィードバック制御

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17560165
• Research Institution: Kagoshima National College of Technology
• Principal Investigator: 中島 正弘 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70124170)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 和博 九州工業大学, 情報工学部・機械情報工学科, 教授 (80171742) ; 李鹿 輝 山形大学, 工学部・機械システム工学科, 教授 (00253906) ; 田畑 隆英 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (50290846) ; 椎 保幸 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (30270391) ; 山田 隆明 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (50370060)
• Keywords: 噴流 / 乱流 / 拡散制御 / 組織構造 / 熱線流速計

Research Abstract

本年度は,研究分担者である九州工業大学情報工学部機械情報工学科の田中和博教授,および渕脇正樹助手の熱・流体工学実験室において,人口筋肉で製作された伸縮自在なノズル部から流出する噴流の可視化実験を行った.ここで用いた実験装置および方法は,平成13年度からの科学研究費の補助を受けて,研究代表者の中島,分担者の田畑,椎が研究遂行した「傾斜切断面をもつ回転円管から流出する噴流のウェーブレット多重解像度解析」の研究で培われた技術的ノウハウを活用した.すなわち,縦×横×高さが50×250×200mmのアクリル樹脂製の水槽内に設置されたポンプからの水は,人工筋肉で製作されたノズル部から水噴流となって水槽内に流出する.このときの流出速度は,駆動用モーターの回転数を制御することにより,種々変化させた.なお,人工筋肉製のノズルは最大伸長幅10mmで左右に約400秒かけて伸縮するため,最大幅とノズル部最大速度を用いたレイノルズ数は約1,000から約3,000程度とした.このときの流れ場をPIV解析することによって,噴流の速度計測を行なった.そして,得られた速度信号を用いて,平均速度分布,乱れ強さ分布,レイノルズ応力分布,および滴度分布などの乱流特性量分布を求め,人口筋肉製ノズルから流出する噴流の乱流組織構造を詳しく調べた.また,人口筋肉の伸長周期400秒の8分の1周期ごとの時系列速度信号を用いた速度時系列解析も行なった.