研究内容

非定常運動する剛体/弾性翼まわりの渦流れと非定常流体力特性

近年の物体の小型化に伴い,低レイノルズ数領域における非定常流れが注目されている.そのため,最近では,低レイノルズ数領域における非定常運動する物体後流の流れ場についての実験的・数値解析的研究は多数の報告が行われている.特に,低レイノルズ数領域における非定常運動翼後流の流れ場についての研究は多数の報告が行われている.一方,昆虫や水棲動物は,弾性変形する翅や胴体まわりに発生する渦を巧みに制御することにより飛翔・遊泳することが知られている.弾性体まわりの流れは,流体と構造の連成問題として取り扱われており,これまでに数値解析を中心に研究が進められてきた.しかしながら,弾性を有する運動翼まわりの渦流れ構造およびその流体力特性を実験的に明らかにした報告は少ない.特に,弾性が流れ場に及ぼす影響や剛体翼後流の流れ場との違いなどは十分に明らかにされていない.
本研究では,低レイノルズ数領域において非定常運動する弾性変形する翼を対象に,発達する渦の一連の成長過程とそれが非定常推進力/揚力に与える影響を明らかにする.また,弾性翼から巻き上がる渦の渦度と流体力の関連性を明らかにし,弾性,運動,渦の成長,はく離に対する影響に関連する基礎的な流れ場のメカニズムを明らかにすることを目的とする.具体的には,PIV計測による翼後流および境界層を含む壁面近傍の定量的評価とANSYS-CFXを用いた流体-構造連成解析により,流れ場のメカニズムを明らかにし,非定常流体力測定実験結果との関連付けにより,流れ場と流体力の関連性を明らかにする.

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