2020 Fiscal Year Annual Research Report
非定常３次元渦流れの計測融合シミュレーション法の開発
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18H03809
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大林 茂 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80183028)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三坂 孝志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究部門付 (20645139)
浅井 圭介 東北大学, 工学研究科, 教授 (40358669)
野々村 拓 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60547967)
奥泉 寛之 東北大学, 流体科学研究所, 技術専門職員 (60647957)
永井 大樹 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (70360724)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 風洞 / 磁力支持 / 天秤 / データ同化 / 非定常３次元渦流れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，風洞試験では，昨年度まで円柱を代表とする軸対称物体に対して行っていた磁力支持天秤装置(MSBS)実験法を，非軸対称物体に拡張するために，細長比L/H = 2.0 の3 次元正方角柱を対象に1-m 磁力支持天秤装置における3 次元角柱の位置計測手法を開発し，空力係数及び背圧係数の計測を行い，さらに油膜法による模型表面の流れ場の可視化を行い，再付着流れが空力特性に及ぼす影響を解明した．
新たに提案した位置計測手法により角柱模型を対象に各軸±5 mm deg の範囲で誤差0.1mm degの精度で位置計測が可能になった．縦3 分力の変動ではSt = 0.03 付近にピークが存在した．迎角が増加することにより，模型側面の剥離せん断層が再付着せず，揚力係数およびモーメント係数の勾配が緩やかになった．背圧係数にはレイノルズ依存性が見られ，レイノルズ数が減少することで背圧係数が低下した．また，蛍光油膜による可視化から．迎角が増加することで模型上面の再付着位置が下流に移動し，迎角4 deg の時に再付着が無くなり剥離することが分かった．
また，数値流体解析では，気流に平行に支持された低細長比円柱が振動した際の流れ構造を詳細に調査し，空気力と流れ構造の関連性を明らかにした．計算結果より得られた空気力について，静止時は風洞実験結果とよく一致した．円柱を加振した際は，k = 0.10 でピークを持つようにCx が増加し，Cx の標準偏差も同時に増加した．時間平均した流れ場を見ると，主流方向速度において，静止時は軸対称性があるのに対し，加振時は軸対称性が失われた．位相平均を行うと，位相が進むにつれて，流れ構造が形状を保ったまま流れ後方に移流することが分かった．POD を用いた流れ場解析では，静止時のモードはらせん構造が卓越していた．k = 0.10 で加振した時のモードはある平面に対して反対称なフラッピング構造が卓越していた．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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