人工筋肉を用いた渦構造の効果的制御と推進機構の創造

利用人造肌肉有效控制涡流结构并创建推进机构

基本信息

批准号：
15760113
负责人：
渕脇正樹
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

イオン導電性高分子による人工筋肉を用いた渦構造の効果的制御方法の確立,それを用いた推進機構の創造を目的に,人工筋肉を用いた翼まわりの流れの制御実験を行った.供試翼NACA0010を対象に(翼弦基準レイノルズ数Re=900),翼背面上に人工筋肉を貼付(翼前縁から1/4弦長)し,それによる翼背面上の流れ制御実験を行った.具体的には,静止状態時にはく離が発生する迎え角において,翼背面上に貼付した人工筋肉を屈曲運動させた時の流れ場の様子を粒子可視化法,染料流出可視化法,さらにはPIV画像計測により定性的・定量的に観察した.その結果,以下のことが明らかになった.1.イオン導電性高分子による人工筋肉を翼背面上に設置した供試翼を作成し,流れの効果的制御を目的とした可視化実験を行った.人工筋肉の屈曲運動により,静止状態時(迎え角α=13deg.)に翼背面上に形成される逆流域を減少させることが可能であることがわかった.また,翼後縁から巻き上がる渦の渦度も弱めることが可能であった。2.人工筋肉の屈曲周波数f=2.0Hzの場合に,翼前縁からの流脈は渦を形成し,翼背面上に再循環領域が形成され逆流域は減少する.しかしながら,f>2.0Hzでは,翼前縁からの流脈は渦を形成するものの,そのスケールが小さく,翼背面上に再付着しないために逆流域の減少は見られなかった.3.これまでに提案されてきた様々なアクチュエータによる流れ制御(渦の制御,はく離の制御)に比べ,人工筋肉による流れ制御は低駆動電圧で容易に可能であることがわかっただけでなく,人工筋肉の様々な屈曲運動によりスケールの異なる渦を生成可能であることを明らかにした.

为了建立使用人工肌肉使用离子导电聚合物建立有效的涡旋结构控制方法，并使用它们创建了推进机制，我们进行了一个实验，以使用人工肌肉来控制机翼周围的流动。我们将人造肌肉应用于机翼的背面（从机翼的前缘1/4和弦长度），以使用机翼创建推进机构。我们通过将人造肌肉施加到机翼后部，进行了一个实验，以控制机翼背面的流动。具体而言，当连接到机翼背面的人造肌肉以攻击角度弯曲时，我们使用了流场，当静态状态停止时，在翅膀停止时会脱皮。我们通过使用儿童可视化，染料流可视化和PIV图像测量来定性和定量观察。结果揭示了以下内容：1。用安装在机翼背面的离子导电聚合物制成的人造肌肉创建了一个测试刀片，并进行了可视化实验以有效控制流动。发现人造肌肉的屈曲运动可以减少机翼背面形成的回流区（攻击角α= 13DEG。）。还可以减少从机翼后边缘升起的涡旋的涡度。 2。当人造肌肉的屈曲频率为f = 2.0 Hz时，从机翼的前缘静脉形成了涡旋，并在机翼的背面形成了再循环区域，从而减少了后部区域。但是，在f> 2.0 Hz时，从机翼的前缘形成涡旋的静脉，但尺度很小，并且未观察到腹侧区域的降低，因为它没有在机翼后面的后表面重新安装。 3。与到目前为止提出的各种动力器的流量控制（涡旋控制和剥离控制）相比，发现通过低驱动电压，可以通过人工肌肉进行流动控制，并且可以通过人工肌肉的各种屈曲运动来产生不同尺度的涡旋。