2017 Fiscal Year Research-status Report
２波長再帰型点回折干渉計の開発と低レイノルズ数高亜音速翼型流れの特性解明
| Project/Area Number |
17K06956
|
|---|
| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
|---|
Principal Investigator |
樫谷 賢士 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (80535279)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 風洞試験 / 点回折干渉計 / 翼型 / 低レノルズ数 / 空気力学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は，低レイノルズ数翼型流れの空力試験を行うため無隔膜衝撃波管の作動特性の検討と実験法の確立，および２波長によるPDI法（点回折干渉計）による流れ場計測を行うための光学系の構築と予備実験を目的として研究を実施した．
無隔膜衝撃波管による低レイノルズ数翼型流れの作動特性に関する実験では，高圧室 (長さ3000 mm，内径150 mmの円形管)と低圧室 (長さ8000 mm，幅60 mm，高さ150 mmの長方形断面）の衝撃波管に空気圧でピストンが駆動する急速開口弁部が挿入された形式について検討を試みた．この形式は作動時間は短いが実験ごとに膜の交換を必要とせず実験の再現性が高く間欠式の風洞として有用である．実験の結果，本無隔膜衝撃波管は，幅広いレイノルズ数の実験が可能であること，さらに，本装置により異なる試験気体による実験が可能であることなど，装置の特性が明らかになった．
また，PDI法（点回折干渉計）に関する実験では，従来の実験で用いられてきた波長532nmの光学系により，キャンバーのある翼型（NACA4408およびNACA4412）に関する空力実験を実施した．このとき，レイノルズ数は10^5オーダで試験気体には空気および二酸化炭素を用いた．PDI法による流れ場観察より，マッハ数0.65，試験気体を二酸化炭素の場合，試験気体に空気を用いた際に生じた衝撃波が発生しないなど知見を得た．また，PDI法により得られた圧力係数はCFDによる解析結果と衝撃波が存在しない範囲で定量的良く一致することが明らかになった．さらに，低レイノルズ数流れへの適用を目的とした355nmの光源によるPDI光学系の構築と予備実験から同光学系により密度変化による干渉縞が確認された．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1. 本実験で用いる無隔膜衝撃波管は幅広いレイノルズ数の実験が可能である．さらに，本装置により異なる試験気体による実験が可能である．
2. レイノルズ数10^5オーダで試験気体を空気および二酸化炭素としたPDI法による流れ場の可視化実験より，試験気体による流れ場特性の違いを明らかにした．
3. PDI法により得られる圧力係数はCFDによる解析結果と衝撃波が存在しない範囲で定量的良く一致する．
4. 光源の波長を355nmとして構築したPDI光学系により密度変化による干渉縞が確認された．
以上のように，翼型実験に用いる無隔膜衝撃波管の作動特性と点回折干渉計についての結果が得られ，研究はおおむね順調に進展している．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は以下について研究を進める予定である．
1. 無隔膜衝撃波管による低レイノルズ数空力試験法の検討
2. 二酸化炭素を試験気体とした低レイノルズ数高亜音速翼型流れについて無隔膜衝撃波管による空力実験を実施し，試験気体の違い（比熱比の違い）による高亜音速翼型流れの特性解明
3. 波長355nmによるPDI法の検討と流れ場解析への適用
|
| Causes of Carryover |
研究の進展により，より高い分解能を得るために波長の短いレーザが必要となったので，一部購入物品を再検討したところ差額が生じた．
|
