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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03907/
• 关键词: バックステップ; スキャニングステレオPIV; 高速赤外線カメラ; コヒーレント構造; 非定常熱流動場; ステレオPIV; バックステップ流れ

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．

Make and 3 year で は, semi-infinite solid を 仮 set し た hot 伝 da モ デ ル を with い て, time average の two dimensional velocity distribution か ら hot 伝 presumption of rate を し, red outside カ メ ラ に よ る hot の 伝 da rate be 験 numerical と を compare し た. バ ッ ク ス テ ッ プ obscene の can pay to a point near で は, flow れ の コ ヒ ー レ ン ト tectonic に よ り unsteady heat flow field が form さ れ る こ と か ら, hot 伝 presumption of rate の に は, three dimensional three component の speed measuring が と necessary test え ら れ る. Make and 4 year で は, こ れ ま で に build し た 2 dimensional ス テ レ オ PIV measuring シ ス テ ム を company, zhang し, three dimensional three component の measuring が may な ス キ ャ ニ ン グ ス テ レ オ PIV measuring シ ス テ ム を build し た. Build し た measuring シ ス テ ム は レ ー ザ の irradiation position を ガ ル バ ノ ミ ラ で royal し, high-speed に movable す る こ と で, 3 dimensional space の instantaneous velocity distribution を reconstitution し た. ス キ ャ ニ ン グ ス テ レ オ PIV measuring シ ス テ ム で measuring し た velocity component の 検 card と し て, シ ー ト の surface outside direction の speed - the small が さ く な る よ う, low レ イ ノ ル ズ number field (ス テ ッ プ high さ H を representative numerical と し た Re = 790) の バ ッ ク ス テ ッ プ flow れ と し た. ガ ル バ ノ ミ ラ を で fixed in the Angle of each back to planning し と た status, ガ ル バ ノ ミ ラ を interface さ な い state の time average velocity distribution と を compare し た (features). ま た, ガ ル バ ノ ミ ラ を movable さ せ た instantaneous velocity distribution を measuring し, 3 dimensional の れ field を 検 card し た (dynamic properties). Static characteristic で は, シ ー ト light に し seaborne て outside surface direction へ が large distances の き く な っ た occasions, は く from せ ん fault か ら wall near く の high さ direction velocity component の big difference が き く, レ ン ズ focus position set の が important で あ る こ と が わ か っ た. Dynamic characteristic か ら, ガ ル バ ノ ミ ラ の mobile, レ ー ザ illuminate, カ メ ラ シ ャ ッ タ の 駆 dynamic の period シ ス テ ム は build で き た が, れ field の 検 card か ら, static characteristics と with others に レ ン ズ の focus distance の set を improve す る necessary が あ る こ と が わ か っ た. レ ン ズ の focus distance の set に は, portrait FFT analytical を with い た 検 card に よ り, degree of + / - 0.1 H の レ ン ズ focus distance の ズ レ を 検 know す る こ と が may と な っ た.

项目成果

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

• 发表时间: 2021
• 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

• DOI: 10.1299/jfst.2023jfst0007
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Fluid Science and Technology
• 影响因子: 0.8
• 作者: S. Yamada;T;Tsujita
• 通讯作者: Tsujita

後向きステップ流れにおける再付着点近傍の熱流動変動の同時計測

同时测量后向流动中再附着点附近的热流脉动

• 发表时间: 2022
• 作者: 森本 涼太;村松 祐志;笠原水城，佐野 吉彦;桑原 不二朗;山田俊輔，船見祐揮，中村元
• 通讯作者: 山田俊輔，船見祐揮，中村元

Correlation between velocity and heat transfer near reattachment point behind a backward facing step

向后台阶后面的重新附着点附近的速度和传热之间的相关性

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Yamada;Y. Funami;H. Nakamura
• 通讯作者: H. Nakamura

POD 解析を用いた後向きステップ流れにおける 再付着点近傍の熱流動構造に関する研究

基于POD分析的后向流动再附着点附近热流体结构研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 森本 涼太;村松 祐志;笠原水城，佐野 吉彦;桑原 不二朗;山田俊輔，船見祐揮，中村元;山田俊輔，船見祐揮，中村元
• 通讯作者: 山田俊輔，船見祐揮，中村元