先進的な非定常光学流体計測法を用いたストールセルの三次元複雑構造の解明

利用先进的非定常光流控测量方法阐明失速池的三维复杂结构

基本信息

批准号：
21K14355
负责人：
杉岡洋介
金额：
$ 3万
依托单位：
Japan Aerospace EXploration Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

项目摘要

本年度は，後退角が無い矩形翼の非定常感圧塗料（PSP）計測と非定常ステレオ粒子画像流速計測（PIV），および30度の後退角を有する翼の表面流線可視化を行った．まず、2021年度にストールセルの生成条件を明らかにした矩形翼について，非定常光学計測法を適用することで，ストールセルが発生した際の流れ場の構造を明らかにした．非定常PSP計測では，周波数応答性が5 kHzを超える高速PSPを新たに開発し，風洞試験に適用した．その結果，ストールセル端部において特徴的な圧力変動周波数が存在することを確認した．さらに，その周波数のパワースペクトル分布を可視化したところ，圧力変動が大きな領域とストールセルの位置が一致することを発見した．また，矩形翼後流の非定常ステレオPIV計測を行うことで，計測時間内ではストールセルの個数や大きさは殆ど変化しないことを明らかにした．次に，30度の後退角を有する後退翼を新たに設計・製作した．その表面流線を蛍光オイルフロー法を用いて可視化することで，低速の後退翼における迎角・レイノルズ数と境界層剥離形態の関係を調べた．蛍光オイルフロー法については，高解像度のカラーアクションカメラを用いて光学フィルタを使用せずに表面流線を明瞭に可視化する手法を開発し，風洞試験に適用した．表面流線可視化の結果，迎角の増加に伴い，後縁から境界層剥離が伸展し，最終的には前縁からの剥離が発生する様子が観察された．他方，主流速度70m/sと80m/sでは，境界層剥離形態の違いは殆ど見られなかった．本計測で得られたデータをまとめ，次年度に非定常PSP計測を行う主流条件を決定した．

今年，我们对没有衰退角度的矩形机翼进行了不稳定的压力敏感涂料（PSP）测量，非稳态的立体粒子图像流速速度测量（PIV）以及具有30度衰退角度的机翼表面流线的可视化。首先，对于矩形机翼，该矩形机翼揭示了在2021年生成失速细胞的条件，我们应用了不稳定的光学测量方法来阐明产生失速细胞时的流场结构。在非平稳的PSP测量中，开发了一个超过5 kHz的新的高速PSP，并应用于风洞测试。结果，已经确认在摊位末端存在特征压力波动频率。此外，当可视化该频率的功率谱分布时，我们发现具有较大压力波动的区域与失速细胞位置一致。此外，通过对矩形机翼的唤醒进行不稳定的立体声测量值，可以发现在测量时间内，失速细胞的数量和大小几乎不会改变。接下来，新设计和制造的缩回角度为30度。通过使用荧光油流量法可视化表面流线，我们研究了慢速回收机翼中攻击角，雷诺数和边界层脱离形态之间的关系。关于荧光油流量法，开发了一种方法来清楚地可视化表面流线，而无需使用高分辨率彩色动作摄像头，并应用于风洞测试。由于表面流线的可视化，观察到边界层从后端延伸，并增加了攻击角，最后发生了与前缘的分离。另一方面，边界层在70 m/s和80 m/s的主流速度处脱皮的形状几乎没有差异。从该测量中获得的数据进行了编译，并在下一个会计年度确定了进行不稳定PSP测量的主流条件。