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ペンギン肌リブレット～３次元物体表面におけるリブレットの全抗力低減効果の研究

企鹅皮肋条——三维物体表面肋条总减阻效果研究

基本信息

批准号：
20K04283
负责人：
田中博人
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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-20K04283/
关键词：
リブレット壁面摩擦抵抗低減ペンギン

项目摘要

本年度は、昨年度から継続して、ペンギンの胴体をモデルとした断面が正24角形の紡錘体を用いて回流水槽で抗力計測実験を行い、3次元物体におけるペンギン肌リブレットの抗力低減効果を調べた。無次元リブ間隔 s+ の範囲はペンギンの遊泳条件に基づき 3.9 から 13.6 とした。その結果、無次元リブ間隔 s+ が 7.29 のときに最大抗力低減率 3.5 %を示した。これは、同じ設計のリブレットを平板に貼りつけた場合の抗力低減率 0.6% よりも大きい。また、実験した s+ の全範囲で、紡錘体の場合の方が平板の場合よりも抗力低減率は大きかった。これは、リブレットが摩擦抗力だけでなく、後流剥離による圧力抗力も低減したことを示唆する。リブレットの圧力抗力低減効果の検証するために、紡錘体の後端から後流にかけての流れ場をPIV（粒子画像速度計測）実験により可視化した。平均流速ベクトル場から流線を描くと、リブレットを貼り付けた場合は貼り付けない場合に比べて、流線は紡錘体の近くを通った。これは、後流の剥離領域が小さくなったことを意味し、圧力抗力が小さくなったことを示唆する。一方、ヒービングする紡錘体においては、ヒービングしない場合に比べて、抗力低減効果は小さくなった。リブの断面形状を変えて比較すると、ペンギンの羽毛を規範とした台形リブが、もっとも抗力低減効果の劣化を抑えた。研究成果の発表としては、昨年度までの平板の抗力計測実験に基づく成果を国際論文誌に１件、国際学会（オンライン参加）で１件発表した。また、本年度の紡錘体の抗力計測実験に基づく成果を国内学会で１件発表した。

This year, compared with the previous year, the resistance measurement of 24-angle-shaped spindles was carried out in the reflux tank, and the resistance reduction effect of 3-dimensional objects was adjusted. The swimming conditions of the non-dimensional space s+ and range are 3.9 and 13.6 respectively. The maximum resistance reduction rate of 7.29 and 3.5% is shown. The resistance reduction rate of the same design is 0.6%. In the case of spindle, the rate of resistance reduction is large. The friction resistance is reduced, the pressure resistance is reduced, and so on. The results of the pressure reduction of the spindle and the flow field at the rear end of the spindle are visualized. Average velocity of flow field, flow line, flow field, flow field. The separation area of the back flow is small, and the pressure resistance is small. In case of spindle failure, the resistance is reduced. The shape of the cross section is different from that of the standard, and the resistance is reduced. The results of the research were published in the international journal and participated in by the international society. This year's spindle resistance measurement results were reported by the National Academy of Sciences.