Establishment of flow control technique using transient aerodynamic force with a microdevice

微器件瞬态气动力流量控制技术的建立

• 批准号: 20K14653
• 负责人: 関本 諭志
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14653/
• 关键词: DBDプラズマアクチュエータ; 翼周り剥離制御; 過渡過程現象; 実験的非定常計測; 過渡過程制御; 実験的計測; 数値流体計算; 流体制御; プラズマアクチュエータ; 過渡挙動; 風洞実験

本課題は，流体制御マイクロデバイスであるDBDプラズマアクチュエータ（以下PA）による翼周り剥離流れ制御を対象とし，制御開始から準定常状態に至るまでの過渡過程現象に注目した研究である．流れが制御されていくプロセスを明らかにし，そして準定常的な流れの観察から導かれた現在の制御指針に加えて，過渡的な流れの変化を考慮した新たな制御手法の確立を目指している．2022年度は，前年度未実施の非定常圧力計測による表面圧力時系列解析を実施した．翼表面に取り付けた複数の非定常圧力センサーを用いて，PAの制御開始前後の非定常な流れの遷移を観察する．前年度実施したPIV計測による流れ場計測とは異なり，剥離せん断層の具体的な位置はわからないものの，特に前縁及び後縁における圧力係数の時系列変化から，おおよその流れの様相を判断することができる．加えて，PIV計測に比べて計測・解析にかかる時間が非常に短いことから，多くの条件で計測が可能である．過去の研究から大失速芸角に対して，ONOFFを断続的に繰り返すバースト駆動では制御性能に上限があることが指摘されていたが，機械学習を用いた研究から，バースト駆動を組み合わせた駆動をすることで制御性能を更に上げられることが判明している．その研究で提案された条件を含め，多くのバースト駆動を組み合わせた条件で実験を行った．その結果，空気力を非定常に増大する条件が見出された．一方で，空気力の増大は非常に不安定に発生することも解析から判明し，流れ（剥離せん断層）の状態とPAの駆動タイミングの関係についてさらなる解析が必要である．ここまで得られた結果を踏まえて，2023年度の研究に取り組み，最終的に非定常な空気力上昇を利用した流体制御技術の提案につなげる．

This paper focuses on the study of transient phenomena from quasi-steady state to steady state in fluid control. In 2022, the surface pressure time series analysis of unsteady pressure measurement not carried out in the previous year was carried out. The unsteady flow before and after the start of PA control is observed. PIV measurements were performed in the previous year, and flow field measurements were performed in different ways. The specific location of the separation fault was determined. In particular, the pressure coefficient of the front and rear faults was changed in time series. Add, PIV measurement In the past, the research on ONOFF was conducted to determine the upper limit of its control performance. The conditions of the proposal include: As a result, the air force increases in an unsteady manner. On the one hand, it is necessary to analyze the relationship between the increase of air force and the occurrence of abnormal instability. The results of this study are set out in the 2023 study, which will eventually lead to proposals for unsteady air force rise and utilization of fluid control technologies.