低レイノルズ数においてcntTSPを用いた運動する物体表面上の流れ場計測の研究

低雷诺数下cntTSP运动物体表面流场测量研究

• 批准号: 21H01524
• 负责人: 永井 大樹
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H01524/
• 关键词: 感温塗料; 境界層遷移; 低レイノルズ数流れ; 低レイノルズ数; 非定常; 回転翼; 運動する翼; カーボンナノチューブ

本提案では、低レイノルズ数流れにおいて、運動する翼面上の流れの離脱位置、層流/乱流の境界層遷移位置、再付着位置の時空間変化を可視化(検出)する技術を確立することを目的としている。その手段として、カーボンナノチューブを薄膜化したヒータ(cnt)と感温塗料(TSP)を組み合わせたcntTSPをベースとした計測技術を応用する。具体的には、運動する物体における微小な温度変化をcntにより加熱することで増幅し、その発光強度をTSPで捉える技術である。層流/乱流の熱伝達率を利用した流れ場可視化の例は数多くあるが、運動する物体に適用した例はこれまでになく、時系列的な検出を行った研究はこれまでになく、世界初といえる。本年度は、cntTSPを回転翼ブレード上の流れ場計測に用いることで、開発したcntTSPの有用性を実証した。ここでは、回転数500 rpm、翼端速度7.2 m/sという低速条件において、定常流れであるホバリング状態と非定常性を伴う前進飛行状態のロータで、それぞれブレード表面流れを可視化し、その流れ場を議論した。まずホバリング状態では、高ピッチ角において、ブレード全体に前縁剥離渦に対応した温度分布が形成されていることを明らかにした。さらに前進飛行状態では、ブレードの1回転に同期した温度場の変化を計測することに成功し、前進飛行によって有効迎角が周期的に変化して前縁剥離渦の強度と規模が変化することを発見した。これらの結果は、低速における運動する物体の非定常流れ場の計測技術として、ここまでの研究で開発したcntTSPが有用であることを示すものである。

This proposal is aimed at establishing a technique for visualizing the time-space change of laminar/turbulent boundary layer migration positions, and flow separation positions on airfoil surfaces. The measurement technology is used in the combination of thin film coating (cnt) and temperature sensitive coating (TSP). Specific to the movement of objects, such as small temperature changes, cnt, heating, amplitude, and light intensity, TSP technology The application of laminar flow and turbulent flow to the visualization of flow fields is discussed in detail below. This year, the usefulness of cntTSP in flow field measurement has been demonstrated. The speed of the wing tip is 7.2 m/s, the speed of the wing tip is 500 rpm, the speed of the wing tip is 7.2 m/s, and the speed of the wing tip is 7.2 m/s. The temperature distribution in the upper part of the vortex is higher than that in the lower part of the vortex. In the case of forward flight, the temperature field changes during the first cycle, and the intensity and size of the forward stripping vortex change during the first cycle. The results are useful for the measurement of unsteady flow fields of objects in motion at low speeds.

项目成果

Data-driven approach for noise reduction in pressure-sensitive paint data based on modal expansion and time-series data at optimally placed points

• DOI: 10.1063/5.0049071
• 发表时间: 2021-07-01
• 期刊: PHYSICS OF FLUIDS
• 影响因子: 4.6
• 作者: Inoue, Tomoki;Matsuda, Yu;Nagai, Hiroki
• 通讯作者: Nagai, Hiroki

Data-driven optimal sensor placement for high-dimensional system using annealing machine

使用退火机的高维系统数据驱动的最佳传感器放置

• DOI: 10.1016/j.ymssp.2022.109957
• 发表时间: 2023
• 期刊: Mechanical Systems and Signal Processing
• 影响因子: 8.4
• 作者: Tomoki Inoue;Tsubasa Ikami;Yasuhiro Egami;Hiroki Nagai;Yasuo Naganuma;Koichi Kimura;Yu Matsuda
• 通讯作者: Yu Matsuda

Proposal of a Noise Reduction Method for Pressure-Sensitive Paint Data Using Mathematical Optimization

提出一种使用数学优化的压敏涂料数据降噪方法

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomoki Inoue;Yu Matsuda;Tsubasa Ikami;Taku Nonomura;Yasuhiro Egami;Hiroki Nagai
• 通讯作者: Hiroki Nagai

NOISE SUPPRESSION METHOD FOR PSP DATA BASED ON REDUCED-ORDER MODELING

基于降阶建模的PSP数据噪声抑制方法

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Inoue;Y. Matsuda;T. Ikami;T. Nonomura;Y. Egami;H. Nagai
• 通讯作者: H. Nagai

DYNAMIC MODE DECOMPOSITION ANALYSIS OF KARMAN VORTEX STRUCTURE MEASURED BY UNSTEADY PSP - INVESTIGATION OF EFFECT OF SAMPLING FREQUENCY ON SPATIO-TEMPORAL FEATURES -

非定常PSP测量的卡门涡结构动态模式分解分析-采样频率对时空特征影响的研究-

• 发表时间: 2021
• 作者: Tsubasa Ikami;Koji Fujita;Hiroki Nagai;Yu Matsuda;Yasuhiro Egami
• 通讯作者: Yasuhiro Egami