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コヒーレント構造により発現する非定常熱流動場における熱伝達予測

由相干结构开发的非定常热流场传热预测

基本信息

批准号：
21K03907
负责人：
山田俊輔
金额：
$ 2.66万
依托单位：
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)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和3年度では，半無限固体を仮定した熱伝達モデルを用いて，時間平均の二次元速度分布から熱伝達率を推定し，赤外線カメラによる熱伝達率の実験値とを比較した．バックステップ下流の再付着点付近では，流れのコヒーレント構造により非定常熱流動場が形成されることから，熱伝達率の推定には，3次元3成分の速度計測が必要と考えられる．令和4年度では，これまでに構築した2次元ステレオPIV計測システムを拡張し，3次元3成分の計測が可能なスキャニングステレオPIV計測システムを構築した．構築した計測システムはレーザの照射位置をガルバノミラで制御し，高速に可動することで，3次元空間の瞬時速度分布を再構成した．スキャニングステレオPIV計測システムで計測した速度成分の検証として，シート光の面外方向の速度変化が小さくなるよう，低レイノルズ数域（ステップ高さHを代表値としたRe=790）のバックステップ流れとした．ガルバノミラを各回転角度で固定した状態と，ガルバノミラを介さない状態の時間平均速度分布とを比較した（静特性）．また，ガルバノミラを可動させた瞬時速度分布を計測し，3次元の流れ場を検証した（動特性）．静特性では，シート光に対して面外方向への移動距離が大きくなった場合，はく離せん断層から壁面近くの高さ方向速度成分の差異が大きく，レンズ焦点位置の設定が重要であることがわかった．動特性から，ガルバノミラの移動，レーザ照射，カメラシャッタの駆動の同期システムは構築できたが，流れ場の検証から，静特性と同様にレンズの焦点距離の設定を改善する必要があることがわかった．レンズの焦点距離の設定には，画像FFT解析を用いた検証により，±0.1H程度のレンズ焦点距離のズレを検知することが可能となった．

Let's compare the heat transfer rate of semi-infinite solids with the heat transfer rate of time averaged quadratic velocity distribution in 3 years. The velocity measurement of three-dimensional three-component is necessary for the estimation of the heat transfer rate. In the fourth year of this year, the construction of the two-dimensional PIV measurement system was carried out, and the three-dimensional PIV measurement system was constructed. Construction of the measurement system and the control of the irradiation position at high speed, reconstruction of the instantaneous velocity distribution in three-dimensional space The velocity component of the PIV measurement system is measured in the low and high numerical range (Re=790). The time-averaged velocity distribution of each rotation angle is compared with that of the fixed state. The transient velocity distribution of a three-dimensional fluid field is measured and verified. When the static characteristic is large, the difference between the velocity component in the high direction near the wall of the fault is large, and the setting of the focus position is important. Dynamic characteristics, movement, illumination, synchronization, construction, identification of flow fields, static characteristics, focal distance setting, improvement of necessary. In addition to the setting of the focus distance of the lens, it is possible to know the focus distance of the lens to a degree of ±0.1H when the image FFT analysis is used for verification.

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

一様流中に設置した三次元物体に働く流体力と後流速度の計測について

测量作用于均匀流中三维物体的流体力和尾流速度

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takahashi Shun;Misaka Takashi;Nara Shotaro;Sugiyama Naoki;Nohara Tetsuo;Kuramoto Yuiki;Kawamoto Yuki;Obara Akira;Osada Rina;Kikuchi Asuka;Ochiai Masayuki;Osumi Kazuo;Ishikawa Naoya;山田俊輔，辻田哲平
通讯作者：
山田俊輔，辻田哲平

Fluidic force and wake velocity of 3D body with four limbs in uniform flow

均匀流中四肢 3D 体的流体力和尾流速度