風洞試験での柔軟構造・流体連成計測法の開発と超音速パラシュート周りの流体現象解明

本研究の目的は、超音速パラシュートのような流体中の柔軟構造物に対して実験的解析手法を与え、その空力特性を解明することにある。昨年度までに、柔軟構造の風洞試験に適用可能な感温塗料法を確立し、実際に風洞試験に適用した。しかしながら、形状を定量的に計測するには至っておらず、手法のさらなる改良が必要であった。そこで本年度は、ステレオカメラによる感温塗料計測を行い、温度計測を行いながらにして模型の３次元形状を計測できる様に手法を改良した。具体的には、模型表面に塗布した感温塗料法の塗り斑（または補助的に塗布したランダム模様）を利用し、画像解析によりテンプレートマッチングおよび位置情報の３次元復元を行った。これと同時に感温塗料の画像解析・補正を行い、表面温度を求めた。計測精度のさらなる改良は必要であるが、温度・３次元形状の定量的な同時計測を可能にした。この方法論自体は感圧塗料法による圧力計測にも転用可能である。しかしながら、変形を伴う系における非定常圧力変動を計測するには、感圧塗料の応答速度を高める必要があり、これを達成するには別の技術的工夫が必要である。したがって、本研究においては感圧塗料と形状計測を組み合わせた手法の確立には至らなかった。将来的な展望として、非定常感圧塗料を前提とした圧力・形状同時計測、およびこれを応用した、超音速パラシュートなど流体構造連成を伴う風洞試験模型周りの空力特性の実験的手法による解明が期待できる。

本研究の目的は、超音速パラシュートのような流体中の柔軟構造物に対して実験的解析手法を与え、その空力特性を解明することにある。昨年度までに、柔軟構造の風洞試験に適用可能な感温塗料法を確立し、実際に風洞試験に適用した。しかしながら、形状を定量的に計測するには至っておらず、手法のさらなる改良が必要であった。そこで本年度は、ステレオカメラによる感温塗料計測を行い、温度計測を行いながらにして模型の３次元形状を計測できる様に手法を改良した。具体的には、模型表面に塗布した感温塗料法の塗り斑（または補助的に塗布したランダム模様）を利用し、画像解析によりテンプレートマッチングおよび位置情報の３次元復元を行った。これと同時に感温塗料の画像解析・補正を行い、表面温度を求めた。計測精度のさらなる改良は必要であるが、温度・３次元形状の定量的な同時計測を可能にした。この方法論自体は感圧塗料法による圧力計測にも転用可能である。しかしながら、変形を伴う系における非定常圧力変動を計測するには、感圧塗料の応答速度を高める必要があり、これを達成するには別の技術的工夫が必要である。したがって、本研究においては感圧塗料と形状計測を組み合わせた手法の確立には至らなかった。将来的な展望として、非定常感圧塗料を前提とした圧力・形状同時計測、およびこれを応用した、超音速パラシュートなど流体構造連成を伴う風洞試験模型周りの空力特性の実験的手法による解明が期待できる。