フラクタル翼がもたらす次世代小型航空機翼の革新

分形机翼带来的下一代小型飞机机翼创新

• 批准号: 22K18767
• 负责人: 長田 孝二
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18767/
• 关键词: 空気力学; 翼周り流れ; 風洞実験; 数値計算; 翼まわり流れ

実験に関しては、空隙率とフラクタル部の位置が異なる合計６種類のフラクタル翼（フラクタル部なし、前縁部に空隙率0.3および0.6のフラクタル部、後縁部に空隙率0.3および0.6のフラクタル部）を製作し、空力計測と流れ場の可視化を行った。翼の製作には3Dプリンタを用いた。実験には名古屋大学所有のゲッチンゲン風洞を用いた。空力計測には六分力天秤を用い、流れ場の可視化にはスモークワイヤ法（本研究で作成）とレーザを用いた。その結果、実験を行ったフラクタル翼モデルに関してはフラクタル部がない場合に比べて揚力が低下したものの、前縁部にフラクタル部を設置した場合に高迎角に至るまで揚力に線形性があることがわかった。これは、急な姿勢変更や風向きの変化に対してもフラクタル翼が安定して揚力を発生できることを示唆する新たな知見である。ラージエディシミュレーションによる二次元翼の非定常空力解析を実行し、一部透過性を有する翼の空力解析を行った。計算にはOpenFOAMを用い、多孔質のモデルを実装した。多孔質としては均質な多孔質と一方向のみ透過性を有する多孔質（実験でのハニカムに類似）の二種類を用いた。多孔質部の長さを翼弦長の4%, 10%, および20%とし、空隙率を0.3, 0.6,および0.9とした。迎角は0度から16度まで2度刻みとした。計算には高速ワークステーション（本研究費で購入）を用いた。計算の結果、一方向のみ透過性を有する多孔質翼の場合に、高迎角域において多孔質部がない翼と比較して揚力／抗力比が向上することを見出した。結果を国際誌（Journal of Aircraft）に投稿し、現在修正原稿が査読中である。

6 kinds of wings (front part, front part, void fraction 0.3 to 0.6, rear part, void fraction 0.3 to 0.6) were produced, and air force measurement and visualization of flow field were carried out. The wing is made of 3D material. Nagoya University Air Force Measurement and Six Component Balance Method for Visualization of Flow Field As a result, when the angle of attack is high, the force is linear. When the angle of attack is high, the force is linear. The change of attitude and wind direction will lead to the development of stability and force. The unsteady air force analysis of the two-dimensional wing is carried out in the first place, and the air force analysis of the partially transparent wing is carried out in the second place. The calculation is based on the OpenFOAM application, and the porous material is installed. Porous materials are homogeneous and permeable in one direction. Porous materials are similar to porous materials in two types. The length of the porous part is 4%, 10%, 20% and the porosity is 0.3, 0.6, 0.9. Angle of attack 0 ° 16 ° 2 °. The calculation of the high speed of the search engine (this research fee is purchased) The calculation results show that the porous wing has a high permeability in one direction, and the porous wing has a high lift/resistance ratio in the high angle of attack region. The result is that the Journal of Aircraft has submitted articles, and now the revised manuscripts are being examined.

项目成果

Improvements of Aerodynamic Performance Due to Porous Part on a Flat Airfoil

扁平翼型上的多孔部分改善了空气动力性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Jinyu Li;Tomoaki Watanabe;and Koji Nagata
• 通讯作者: and Koji Nagata

Large Eddy Simulation of Low Reynolds Number Flow Around Porous Airfoils

多孔翼型周围低雷诺数流动的大涡模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: Jinyu Li;Tomoaki Watanabe;and Koji Nagata
• 通讯作者: and Koji Nagata