導電性ポリマ型TSPによる回転翼ブレード表面の非定常流れ場評価手法の創出

利用导电聚合物TSP建立转子叶片表面非定常流场评价方法

基本信息

批准号：
22KJ0251
负责人：
伊神翼
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0251/
关键词：
流体計測感温塗料非定常流れ場

项目摘要

感温塗料（Temperature-Sensitive Paint, TSP）を用いて運動する物体周りの非定常流体現象を計測する新手法を確立し，回転翼ブレードの表面流れ場の解明することを目指し研究を実施した．本年度は，まずカーボンナノチューブ（Carbon NanoTube, CNT）の薄膜加熱層とTSPを組み合わせた流体計測技術であるカーボンナノチューブ感温塗料（Carbon NanoTube Temperature-Sensitive Paint, cntTSP）について，その開発および評価を行なった．具体的な研究内容は以下の2つである．1つ目は，昨年度までに開発した低速流れでの非定常計測用cntTSPに対してその周波数特性を評価し，改善する方法について調査した．ここでは，まず低速における cntTSP 計測の周波数特性の実験的な評価手法を確立した．さらに，構築した周波数特性評価手法に基づいて，1 次元非定常熱伝導の数値モデルを作成し，cntTSPの各パラメータが周波数特性に与える影響を調査した．これらの成果は，cntTSP 計測の定量的な周波数特性を把握する手法を確立し，それが向上する指針を得ており，非定常cntTSP計測を行うために重要な知見となる．また，ここでの研究成果を纏め，学術論文誌に掲載された．2つ目は，cntTSP を回転翼ブレード上の流れ場計測に用いることで開発したcntTSPの有用性を実証した．ここでは，回転数500 rpm，翼端速度 7.2 m/sという低速条件において，定常流れであるホバリング状態と非定常性を伴う前進飛行状態のロータでそれぞれブレード表面流れを可視化し，その流れ場を議論した．これらの結果は，低速における運動する物体の非定常流れ場の計測技術として，ここまでの研究で開発したcntTSP が有用であることを示すものである．

建立了一种新方法，以使用温度敏感的油漆（TSP）来测量移动物体周围不稳定的流体现象，并进行了研究以阐明转子叶片的表面流场。今年，我们首先开发并评估了碳纳米管温度敏感涂料（CNTTSP），这是一种液体测量技术，结合了碳纳米管（CNT）的薄膜加热层与TSP。具体的研究主题如下：首先是评估和研究改善CNT TSP的频率特征的方法，以便在截至去年开发的低速流下的非平稳测量。在这里，我们首先建立了一种实验评估方法，用于低速下CNTTSP测量的频率特征。此外，基于构造的频率特征评估方法，创建了一维非平稳导热率的数值模型，并研究了CNTTSP的每个参数对频率特征的影响。这些结果已经建立了一种理解CNTTSP测量的定量频率特征的方法，并提供了改进它们的指南，并且是执行不稳定CNTTSP测量的重要见解。这里的研究结果还在学术期刊上编辑和发表。第二个证明了CNTTSP的有用性，CNTTSP是通过使用CNTTSP在转子叶片上进行流场测量结果而开发的。在这里，在500 rpm和7.2 m/s的机翼尖端速度的低速条件下，使用转子以稳态悬停状态和向前飞行状态以不稳定的状态可视化叶片表面流量，并讨论了流场。这些结果表明，上述研究中开发的CNTTSP是一种用于测量以慢速对象的不稳定流动场的技术。