ＤＢＤプラズマアクチュエータを用いた翼周り剥離流れ制御の研究

今年度ACDBDプラズマアクチュエータのバースト駆動による翼周り剥離流れ制御を中心に研究を行った。本研究では風速毎秒１０ｍ、コード長１０ｃｍのNACA００１５翼周りの剥離流れにおいて、失速角を基準として失速前（失速角－２度）、失速後（失速角＋１度）、大剥離（失速角＋３度）の3つの剥離状態に対して、複数のバースト周波数及び複数の電圧を適用し、その剥離制御効果を調査した。その結果印加電圧により最適制御状態となるバースト周波数が異なることを明らかにした。過去の研究においてF+=1付近が最適という主張とF+=6-10付近が最適という主張があったが、同一の迎角であっても電圧及び迎角によって最適なバースト周波数が切り替わることを見出したのは世界において初である。非定常PIVの解析などを通して、このような最適なバースト周波数の切り替わりが、バースト駆動制御の持つ大きな2つの効果、すなわち「バースト周波数に応じた渦生成の効果」と「擾乱印加による乱流遷移促進の効果」によりもたらされることを議論した。上記の結果を基にして、バースト駆動による制御が直接的な運動量を主要因としない事を示すため、従来と逆向き（主流と逆方向に流れを誘起する方向）に設置したアクチュエータによる剥離制御実験を行い、従来のアクチュエータとの比較を行った。その結果、逆向きアクチュエータにおいても剥離制御が行われ、更に電圧・周波数についても上で述べた結果と同様の傾向を示し、バースト駆動制御が周波数駆動を主なメカニズムとしていることを示した。その他に翼型を変化させた条件、流速を変えた条件での調査から、渦構造生成のメカニズムは条件によらず広く存在する一方で、乱流遷移促進の効果を剥離制御に積極的に活用できる条件は非常に限られることを明らかとした。

今年度ACDBDプラズマアクチュエータのバースト駆動による翼周り剥離流れ制御を中心に研究を行った。本研究では風速毎秒１０ｍ、コード長１０ｃｍのNACA００１５翼周りの剥離流れにおいて、失速角を基準として失速前（失速角－２度）、失速後（失速角＋１度）、大剥離（失速角＋３度）の3つの剥離状態に対して、複数のバースト周波数及び複数の電圧を適用し、その剥離制御効果を調査した。その結果印加電圧により最適制御状態となるバースト周波数が異なることを明らかにした。過去の研究においてF+=1付近が最適という主張とF+=6-10付近が最適という主張があったが、同一の迎角であっても電圧及び迎角によって最適なバースト周波数が切り替わることを見出したのは世界において初である。非定常PIVの解析などを通して、このような最適なバースト周波数の切り替わりが、バースト駆動制御の持つ大きな2つの効果、すなわち「バースト周波数に応じた渦生成の効果」と「擾乱印加による乱流遷移促進の効果」によりもたらされることを議論した。上記の結果を基にして、バースト駆動による制御が直接的な運動量を主要因としない事を示すため、従来と逆向き（主流と逆方向に流れを誘起する方向）に設置したアクチュエータによる剥離制御実験を行い、従来のアクチュエータとの比較を行った。その結果、逆向きアクチュエータにおいても剥離制御が行われ、更に電圧・周波数についても上で述べた結果と同様の傾向を示し、バースト駆動制御が周波数駆動を主なメカニズムとしていることを示した。その他に翼型を変化させた条件、流速を変えた条件での調査から、渦構造生成のメカニズムは条件によらず広く存在する一方で、乱流遷移促進の効果を剥離制御に積極的に活用できる条件は非常に限られることを明らかとした。