豊田工業大学

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流体工学

圧縮性流れ、超音速流れ、流体制御、レーザー誘起蛍光法、分子タグ法、感圧塗料

新しい高速流れの制御技術と計測技術の開発

高周波運動量付加デバイスを用いた高速気流制御法の開発

音速付近または超音速で飛行する旅客機の機体周りやエンジン内部に現れる数百m/sの流れは衝撃波に起因する飛行機にとって好ましくない状態になる場合があります.このような流れを能動的に制御するには,高周波(数十kHz)で制御対象の流れに運動量を与えるデバイスが必要です.また,壁面付近に発達する境界層と呼ばれる流れを制御するためにはデバイスは薄くなければなりません.本研究室では,数十kHzでフラッピング運動(鳥の翼が羽ばたくような運動)をする幅1mm程度の小さな噴流が発生する薄型デバイスを世界に先駆けて開発し,このデバイスを用いた高速気流制御法の開発を行っております.

高周波圧力変動場計測手法の開発

本研究室では,数十kHzの高周波で動作するデバイスを用いた流体制御法の確立をめざしており,流体制御法の良し悪しを見極めるためには高周波で変動している流れの状態を計測する必要があります.このような要求を満たすために感圧塗料を用いた高周波非定常圧力計測法の開発研究を行っており,数十kHzの圧力変動場を精度良く測れるようになりつつあります.現在,高周波デバイス動作時の高速気流における圧力変動場計測法の確立をめざして研究しております.

高速気流速度計測手法の開発

音速を超える流れに粒子をトレーサとする流速計測法(PIV: Particle Image Velocimetry)を適用すると,流れに粒子が追従しない場合があり,計測された流速の精度が疑問視されます.本研究室では,分子をトレーサとする分子タギング法(MTV: Molecular Tagging Velocimetry)と呼ばれる速度計測法の開発を行っています.この手法では高速流れにおいてもトレーサの追従性が疑問視されません.本研究室では,アセトンをトレーサ分子とした分子タギング法による高速気流の速度計測を実施しています.さらに,空気の流れに特別なトレーサ分子を混入する必要のない窒素分子をトレーサとする分子タギング法の開発研究をJAXAとの共同研究として行っています.