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インテリジェント材料駆動のスマート翼振動方式水中推進アクチュエータの研究開発

智能材料驱动智能桨叶振动式水下推进执行器的研发

基本信息

批准号：
17656284
负责人：
和田大志
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

形状の異なる2次元ヒレを作成し、それらの推進効率を測定した。ヒレの後退角の大きさやヒレのたわみが推進力に及ぼす影響をヒレ周囲の流れ場の測定により考察した。弾性体水中翼(ヒレ)をピッチング運動させ、その最大推進力を得るために、振動数、振幅等を変化させて調査した。まず、本研究に最適な推進実験用回流水槽を設計し導入し、ヒレ周囲の流場を可視化するため、CW連続レーザー、高速度カメラ、解析ソフトウエア等からなるPIVの装置を設置した。通常PIV測定でのシート光は一枚であるが、本研究では影が出来ないようヒレの両側からシート光をあてる必要があり、点光源のレーザー光をスプリットレンズにより二つに分けヒレの両側からシート光を当てることに成功した。この結果、PIV解析に必要十分な光量を得ることが出来た。リアルタイムでパソコン画面で流場観察が可能であり、ヒレ周囲の流速分布や渦度分布などの解析も可能な装置を作成した。また、多様なヒレの動きはデジタル制御によりステッピングモーターを動力源として実現した。平板断面形状よりも翼形状(NACA0021)の方が、そして剛体よりも弾性体の方が、多くの状況(各種振幅・振動数・流速)で、一般的にはより大きな推力を発する結果を得たが、同時にそれは振幅・振動数・流速等に依存し複雑な変化を示すことも分かった。最も簡単には、翼の推力(揚力)は、翼周囲の渦度Γに比例するから、翼伴流に対の逆カルマン渦列を生じせしめることが重要と言え、実験結果からその考え方の妥当性が証明できた。また、ヒービング運動させた場合には、推力は、翼のピッチング角度には余り依存せず、ヒービング運動に大きく依存することが分かった。さらに翼の推進力を高め実用化を目指すため、翼表面に貼ったピエゾ素子を高速振動させるなどにより、流体抵抗の低減や剥離の阻止といった効果が期待できる。

The shape of the two-dimensional space is different, and the propulsion efficiency is measured. A study of thrust and flow field measurements of the large angle of retreat The maximum propulsion force, vibration number, amplitude, etc. were investigated. In this study, the optimal design of the PIV system for propulsion is introduced, the potential flow of the system is visualized, the CW system is connected, the high velocity system is analyzed, and so on. PIV measurement is usually performed on the same light source, but in this study, it is necessary to determine the light source of point light source. The results of PIV analysis are necessary to determine the amount of light. The flow velocity distribution and vorticity distribution of the potential flow can be detected and analyzed in the image. The power source of the multi-channel power supply The shape of the plate cross section depends on the shape of the wing (NACA0021), the shape of the rigid body, and the conditions (various amplitudes, vibration numbers, and flow velocities). The results of large thrust are obtained for general rigid bodies, and the complex conditions such as amplitude, vibration numbers, and flow velocities are shown. The most simple, wing thrust (lift), wing vortex ratio, wing wake, wing wake, inverse vortex train generation, importance, results, test results, validity, etc. For example, if you want to move, you need to move. The thrust of the wing is high, the thrust of the wing is high, and the thrust of the wing is high.