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

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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．