回転飛翔体の臨界レイノルズ数付近の流体力学的特性の解明

阐明临界雷诺数附近旋转弹丸的流体动力学特性

• 批准号: 22K11467
• 负责人: 奥泉 寛之
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K11467/
• 关键词: 回転球; ゴルフボール; 磁力支持天秤装置; マグナス力; 支持干渉; マグナス効果

本研究は、回転球やゴルフボール、フライングデブリ等の回転飛翔体の真の空力特性とその流体力学的機構の解明が目的である。旧来の回転飛翔体の風洞実験では、ストラットやワイヤー等の機械的支持の存在により模型まわりの気流が変化し流体現象に影響しうることが指摘されている。本研究では、磁気力で模型を空中に支持する磁力支持天秤装置を用いることで課題を解決する。我々が前段階の研究で開発した平滑な表面の回転球を磁気力で支持しながら風洞実験を行う技術を基礎とし、表面に構造を持った回転物体を風洞実験の対象とすべく技術を発展させ、空気力計測や流れ場計測により空力現象を解明する計画である。今年度は上記風洞実験技術を用いて、再現性確認のために平滑な表面の回転球の風洞実験を実施し2つの課題を確認した。1つ目は模型の重心調整機構の改善である。現在は模型内壁に重心調整用錘を貼付する方法を取っているため、重心位置の微調整が難しく、回転模型にすりこぎ運動が発生することがあった。2つ目は、磁気力を発生するために模型内部に組み込んだ永久磁石の回転振動である。模型は、外殻と内部の永久磁石とをベアリングを用いて接続することで、模型外殻のみを気流軸に対して垂直な軸周りに回転させる構造であるため、ベアリングの回転摩擦抵抗が高いと永久磁石に振動的な回転運動が発生する。また、当該年度は、磁力支持天秤装置と風洞が設置されている低乱風洞実験棟の改修工事が実施されることになり、2022年8月以降は当該装置を全く利用できなかったため、前述の課題2つに対する対策の検討と先行研究のまとめ、ならびに風洞実験棟が利用可能となる2023年7月以降の実験計画を検討した。また、平滑な表面の回転球から表面に構造を持った回転物体へ対応させるためには、リアルタイム高速度カメラを新たに機器に組み込む必要があるため、最新機種の情報収集と選定を行った。

This study aims to clarify the aerodynamic characteristics and hydrodynamic mechanisms of a rotating spacecraft. In the past, the wind tunnel of the return flight body has been affected by the existence of mechanical support such as gas flow and fluid phenomenon. This study aims to solve the problem of magnetic force model support in the air and magnetic force support balance device application. The first stage of our research is to develop smooth surfaces, magnetic force support, wind tunnel technology, fundamentals, surface structure support, return objects, wind tunnel technology, development, air force measurement, flow field measurement, and air force phenomenon analysis. This year, we will record the application of wind tunnel technology, and confirm the reproducibility of wind tunnel technology. 1. Improvement of gravity adjustment mechanism of model. Now the method of adjusting the center of gravity of the inner wall of the model is difficult to obtain, and the method of adjusting the center of gravity is difficult to obtain, and the method of adjusting the center of gravity is difficult to obtain. 2. The magnetic force is generated in the interior of the model, and the permanent magnet is vibrated. The model shell and the permanent magnet inside the model shell are connected to each other. The model shell is connected to the vertical axis of the model shell. The friction resistance of the model shell to the vibration of the permanent magnet is generated. In this year, when the magnetic support balance device and wind tunnel are installed, the repair work of the low noise wind tunnel building will be carried out. In August 2022, when the device is fully utilized, the above problem 2 will be discussed. In July 2023, the development plan will be discussed. The surface of the ball is smooth and the structure of the ball is smooth.