2019 Fiscal Year Annual Research Report
Vorticity Growth Mechanism in Vicinity of Wall of Elasticity and Motion
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17K06161
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
渕脇 正樹 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (60346864)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 非定常流れ / はく離 / 翼 / 非定常運動 / 渦 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
弾性運動翼壁面近傍の渦度の成長に寄与するパラメータを見出し，その成長メカニズムを明らかにすることを目的とし，ヒービング運動する弾性翼および剛体翼まわりの流れ場を対象にした流体構造連成解析により，以下の知見を得た．
弾性運動翼の弾性変形には，形状，ヤング率，弾性モーメントと多数のパラメータが存在するが，壁面の瞬間的な移動であることに注目し，流体構造連成解析およびPIV計測を用いて，壁面の変化率に対する壁面近傍の渦度の成長を捉えた．
壁面の空間勾配の時間変化とその渦度の成長について考察した結果，壁面の空間勾配の時間変化が線形的に変化する時，すなわち，弾性変形が後縁に進むにつれて大きくなる時，壁面近傍の渦度は成長するだけでなく，その渦度は，後縁側へ移流する．その一方，後縁近傍の空間勾配の時間変化がほぼ一定となる時，すなわち，弾性変形は大きくても後縁近傍がほぼ同じ割合で変形している時には，渦度は成長こそするものの，その後縁側への移流は小さくなる．これらのことから，壁面が瞬間的に変化し続ける際に，壁面近傍に生成された渦度は，時間とともに成長していることがわかった．
さらには，これらの第二普遍量を比較した結果，弾性変形が後縁に進むにつれて大きくなる時には，その渦度は大きくなるだけでなく，回転成分が主となることも明らかになった．このことより，壁面近傍に生成され，成長する渦度は，定量的にも発達していると言える．
これらの結果より，弾性運動翼壁面近傍を生成・成長する渦度には，壁面の瞬間的な変化，すなわち，壁面の空間勾配の時間変化が強く寄与すると言える．
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