大規模渦がもたらす突風環境における翼の非定常空力特性の解明

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超小型航空機向けの翼に働く非定常空気力の解明に向けて風洞実験および数値シミュレーションを行った。マルチファンとシャッター機構を持つ風洞について，シャッターの開閉角度やファンの出力を様々に変化させ，速度勾配を持つ流れや非定常に加減速する主流を作り出した。得られた速度勾配の強さは過去の数値研究と比べても十分強い渦を発生させられるものであることが明らかとなった。シャッター機構を開閉することでその速度勾配の正負を瞬時に入れ替え，大規模な渦を形成することを試みたが，シャッター機構を開閉する瞬間にわずかに主流全体の速度が低下するタイミングが存在し，一般的に想定されるカルマン渦列のような整列した円筒状の渦は形成されないことがわかった。この点は来年度に向けた改善課題であり，引き続ききれいな円筒状の渦を作成するための工夫が必要である。一方，数値シミュレーションにおいては，突風にさらされた翼型に対して境界条件として突風を与え，流れ場に与える影響を調べた。シミュレーションによれば，突風の変動が大きくなるにつれて，はく離渦が２次元的に揃う現象が確認された。また，突風にさらされることにより，翼面上にはく離・再付着する流れが形成され，この挙動がピッチングモーメントの変化に大きく影響を及ぼすことが明らかになった。加えて，突風が完了した後も過渡応答を示し，そのときの空気力の変化の程度は突風に晒されている時刻の空気力の変化よりも大きくなる可能性があることがわかった。