2021 Fiscal Year Annual Research Report
Measurement of unsteady flow generated by deformable object for understanding locomotion principle
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19H00800
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
浅井 圭介 東北大学, 工学研究科, 教授 (40358669)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青野 光 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (10623712)
齋藤 勇士 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50828788)
野々村 拓 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60547967)
小澤 雄太 東北大学, 工学研究科, 助教 (10898290)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 感圧塗料 / 変形計測 / 回転翼 / 羽ばたき翼 / ロコモーション原理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画の最終年度として，計測法の確立とシステム構築，ベンチマーク試験の実施，それに，低レイノルズ数における圧縮性効果の調査に重点をおき研究を実施した．感圧塗料については，低圧で高感度を有する塗装型塗料（PC-PSP）を新規に開発し，気柱音響共鳴管を利用してそれらの周波数特性を調べた．また，感圧塗料と感温塗料により圧力と温度を寿命法で同時計測する際の最適ゲートの決定法を提案し，その有効性を実験により実証した．ベンチマーク試験は1) 回転翼と 2) 羽ばたき翼の2つの模型を対象に実施した．回転翼試験ではアスペクト比２の矩形平板ブレード上の減圧下(10kPa)における圧力場の計測を行った．雰囲気の酸素モル分率を40％に上昇させることで感圧塗料の感度を向上させることを試み，信号雑音比の向上に成功した．計測された圧力分布は前縁剥離渦による低圧域の拡がりを示しており，低レイノルズ数における推力発生に剥離渦の挙動が重要な役割を果たしていることを確認した．一方，羽ばたき翼については，翼長150mmの翼模型を羽ばたかせる運動機構の設計製作に挑んだが，設計振幅（120度）が達成できたのに対し，設計周波数(30Hz)での駆動には至らなかった．羽ばたき翼面上の非定常圧力および形状変形の同時計測が可能なシステムを構築し，安定駆動できた15Hzでの実験に適用した．これと並行に翼長70mmの羽ばたき翼ロボットを設計製作し，約36Hzで羽ばたく際の翼面の3次元形状を計測することに成功した．これらの研究により，羽ばたき翼では発生する推力に対する翼変形の効果が大きいことが明らかになった．また並行して実施した2次元模型の基礎実験により，剥離せん断層を安定化し渦放出を抑制する圧縮性の効果を確認した．これらの一連の成果により，米航空宇宙局や英国のインペリアルカレッジロンドン校との国際共同研究が促進された．
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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