縦渦-横渦の相互作用に基づく壁面噴流の動的知能制御の試み

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本研究は、(1)大スケールの外層における横渦に基づく動的な縦渦導入の壁面噴流の制御に対する有効性、(2)ゆらぎの抑制・増大と縦渦の下流方向への減衰の程度、および流れ方向運動量流束の増減との関係、(3)渦度輸送方程式に基づくその考察が主な目的である。自己保存条件下のStronger Wall Jetにハーフデルタ翼により生成した縦渦を導入する際に、強度のゆらぎを加えた実験を行った。2年間の研究を通じて以下の結論が得られた。・縦渦の発達過程(流れ方向渦度の減衰および半径の発達)に関する結論1.縦渦強度にゆらぎを加えて導入した場合、初期領域においてはスパン方向の半径が増大する。2.初期領域においてスパン方向半径が増大するため、変形(歪み速度)の強さが緩和され、その後の発達はゆらぎを加えていない場合よりもむしろゆるやかとなる。3.力学的渦度数に関連するレイノルズ応力成分の大きさは、スパン方向ゆらぎにより増加し、渦度輸送方程式中の生成項を通じて縦渦の減衰に寄与することが確かめられた。・流れ場の変形(壁面噴流の変形による運動流束の増加と回復)に関する結論1.ゆらぎを加えた場合においても流れ方向運動量流束の増加が図られるが、その増加率はゆらぎの無い場合と比べて小さい。2.ゆらぎの付加により流れ方向渦度の最大値が減少するため、静圧の変化が小さくなる。このことが運動量流束増加の抑制につながったと考えられた。3.ゆらぎを加えた場合にも、デルタ翼の高さの140倍下流において、流れ場は非撹乱流のものに回復する。今後、特定の目標を目指した流れ場制御のための積極的(Active)制御アルゴリズムを構築する上で極めて重要な結果が得られた。