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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．

A new method for measuring unsteady fluid phenomena in the circulation of a moving object was established, and the solution of the surface flow field of a rotating wing was studied. This year, the carbon NanoTube Temperature-Sensitive paint (CNT) was developed and evaluated for its thin film heating layer and TSP. The specific research contents are as follows: 1. To evaluate the cycle number characteristics of cntTSP for unsteady measurement of low-speed flow, and to improve the method of investigation. The evaluation method of the cycle number characteristics of the low speed TSP measurement is established. In this paper, we construct a method to evaluate the frequency characteristics of the first dimensional unsteady thermal conductivity, and investigate the influence of the frequency characteristics of the TSP. These achievements include the establishment of a method to grasp the quantitative cyclic wavenumber characteristics of cntTSP measurement, and the establishment of an upward pointer, which is an important insight into the implementation of unsteady cntTSP measurement. 2. The usefulness of cntTSP in flow-field measurement on the basis of the theory of flow field measurement is demonstrated. The speed of the wing tip is 7.2 m/s, the speed of the wing tip is 500 rpm, the speed of the wing tip is 7.2 m/s, and the speed of the wing tip is 7.2 m/s. The results show that measurement techniques for unsteady flow fields of objects in motion at low speeds are useful for research.