シンセティックジェットによる翼周りの剥離流れ制御に関する数値的研究

合成射流叶片周围分离流控制的数值研究

• 批准号: 13J08793
• 负责人: 阿部 圭晃
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J08793/
• 关键词: 流体制御; シンセティックジェット; プラズマアクチュエータ; 乱流遷移; 翼周り流れ; 流れの剥離; 剥離制御; 線形安定性解析; 流束再構築法; Large-eddy simulation; レイノルズ応力; Large-Eddy Simulation (LES); 保存料保存性; 一様流保持性; 保存型メトリック; 移動変形格子

前年度までに解析を行ったシンセティックジェット（SJ）による翼周り剥離流れ制御に対し，同様のマイクロデバイスであり近年注目を集めているプラズマアクチュエータ（PA）による剥離制御に関する高精度シミュレーションを行い，制御メカニズムと最適な駆動パラメータの比較を行った．まず，最適な駆動周波数F+（一様流速度と翼弦長で無次元化した周波数）は両デバイス共に6から20程度に局在する事が明らかとなった．しかし，投入運動量の大きい時にはPAが高い揚抗比を示す一方，投入運動量の小さい時にはSJが高い揚抗比を示した．これはデバイスにより誘起される擾乱に違いを生じる為と考えられ，その要因を以下のように切り分けた：A）主流に沿う方向に直接運動量を付加する効果はPAの方が強い；B）翼スパン方向の変動成分（流れの3次元性）はSJの方が強い；C）SJによる誘起流れは局所性の強い流速分布を有する；D）バースト駆動を行うPAは交流電圧を使用する事に伴いSt=100以上の高周波成分が強く投入される．以上の特性のうち，投入運動量の大きい場合にはAの効果が強く現れPAの剥離制御性能が高くなり，小さい場合にはBに基づきSJの剥離制御性能が向上すると考えられる．このようにデバイス特性の違いに起因して制御性能がわずかに異なる事を示したが，一方で剥離制御に重要な主流方向運動量の交換の観点では，両デバイス共に乱流混合による交換作用と大規模秩序渦による乱流渦の連行作用の双方が鍵となる事を明らかにした．また誘起擾乱に対する線形安定性解析を施し両デバイス共に前縁付近で擾乱の線形成長領域が現れる事を示し，同様のメカニズムで最適な駆動周波数が局在する事を明らかにした．このように，個々のデバイス間の誘起擾乱の違いによる制御性能のわずかな差異を除き，最適な剥離流れ制御を行うメカニズムには普遍性の高い要素が存在する可能性を示した．

Line before the annual ま で に parsing を っ た シ ン セ テ ィ ッ ク ジ ェ ッ ト (SJ) に よ る wing week り stripping flow れ suppression に し seaborne, with others in の マ イ ク ロ デ バ イ ス で あ り attention in recent years を set め て い る プ ラ ズ マ ア ク チ ュ エ ー タ (PA) に よ る stripping suppression に masato す る high-precision シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, The control of メカニズムと optimal な駆 action パラメ メカニズムと タ <s:1> comparison を line った. ま ず, optimum な 駆 dynamic cycle for F + (a others in flow velocity と long chord で no dimensional change し た cycle for) は struck デ バ イ ス に total 6 か ら 20 degree に bureau in す る matter が Ming ら か と な っ た. Exercise の し か し, investment in き い when に は PA が い uplift resistance higher than を shown す side, into the workout の small さ い when に は SJ が い uplift resistance higher than を shown し た. こ れ は デ バ イ ス に よ り induced さ れ る disrupt に violations い を raw じ る for と exam え ら れ, そ の below by を の よ う に cut り け た : A) mainstream に along the direction of う に directly exercise を plus す る unseen fruit は PA の strong party が い; B) The <s:1> <s:1> direction of the wing has a <s:1> variable component (flow れ <s:1> three-dimensional property), and the が SJ <s:1> is が strong スパ. C) The flow velocity distribution of the による induced flow of SJ is れ れ local <s:1> strong による and を has する. D) バ ー ス ト 駆 line dynamic を う PA は ac 圧 を use す に る things with い St = 100 above の strong high frequency component が く into さ れ る. Above の features の う ち and into exercise の big き い occasions に は の A sharper strong fruit が く now れ PA の high stripping suppression performance が く な り, small さ い occasions に は B に base づ き SJ の stripping suppression performance が upward す る と exam え ら れ る. こ の よ う に デ バ イ ス features の violations い に cause し て suppression performance が わ ず か に different な を る things in し た が, a royal に で stripping system important な mainstream direction exercise の exchange の 観 point で は, struck デ バ イ ス altogether に turbulence mixing に よ る exchange と mass order vortex に よ る turbulence vortex の even line role の both が key と な る matter を Ming ら か に し た. ま た induced disrupt に す seaborne る linear stability analytical を shi し struck デ バ イ ス altogether に try before paying nearly で disrupt の linear growth sector が now れ る を し indicated, with others in の メ カ ニ ズ ム で optimum な 駆 dynamic cycle for が bureau in す る matter を Ming ら か に し た. こ の よ う に, a 々 の デ バ イ ス の between induced disrupt の violations い に よ る suppression performance の わ ず か な differences を き, optimum な stripping flow れ suppression を line う メ カ ニ ズ ム に は high universality の が い elements exist す を る possibility in し た.

项目成果

Efficient evaluations of symmetric conservative metrics for high-order finite-difference schemes on a rotating grid

旋转网格上高阶有限差分格式的对称保守度量的有效评估

• 发表时间: 2015
• 作者: Yoshiaki Abe;Hiakru Aono;Taku Nonomura;Kozo Fujii
• 通讯作者: Kozo Fujii

3次元移動変形格子での高次精度保存型 FR 法における一様流保持

使用 3D 移动变形网格的高阶精度保持 FR 方法中的均匀流维护

• 发表时间: 2014
• 作者: 阿部 圭晃;芳賀臣紀;野々村 拓;藤井 孝藏
• 通讯作者: 藤井 孝藏

翼周り剥離流れ制御におけるシンセティックジェット駆動周波数と流れの不安定周波数の比較

叶片分离流动控制中合成射流驱动频率与不稳定流动频率的比较

• 发表时间: 2015
• 作者: Yoshiaki Abe;Issi Morinaka;Takanori Haga;Taku Nonomura;Koji Miyaji;Kozo Fujii;阿部圭晃,佐藤 允,野々村拓,藤井孝藏;阿部圭晃,野々村拓,藤井孝藏
• 通讯作者: 阿部圭晃,野々村拓,藤井孝藏

Freestream preservation on a high-order conservative Fr scheme

• 发表时间: 2014-07
• 作者: Yoshiaki Abe;T. Haga;T. Nonomura;K. Fujii

Fully-conservative High-order FR Scheme on Moving and Deforming Grids

• DOI: 10.2514/6.2015-2745
• 发表时间: 2015-06
• 作者: Yoshiaki Abe;T. Haga;T. Nonomura;K. Fujii