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自由回転軸を持つ翼型を用いた円柱の抗力低減方法について

机译:使用具有自由旋转轴的机翼的气缸减阻方法

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摘要

A novel drag reduction method for a cylinder using a pivoted airfoil is proposed in this study. The pivoted airfoil can rotate freely on a shaft so that the airfoil can head windward. First, we conducted a water tunnel test to validate the drag reduction method. Contrary to our expectation, the airfoil did not head windward completely. The airfoil started to move from an initial angle of 0° to a stable angle of about 14°. Next, we calculated the aerodynamic force of the airfoil by a computational fluid dynamics (CFD) method. The reason the airfoil did not head windward completely was revealed. This is because the sign of the moment coefficient around the rotating shaft changes with increasing angle of attack. The CFD simulation also revealed that the drag reduction method can decrease the drag by 34%.%円柱形状は電柱やケーブルなど身の回りの構造物に広く使われており,その空気抗力低減方法については以前より数多くの研究がなされている.そのうち,全方向性,すなわちいずれの風向きに対しても抗カ低減効果があるものについて例を挙げると,Owenらの突起を用いたもの,Ahmedらの表面に凹凸をつけるもの,中村らのリングを設置するものなどが挙げられる.また実際の応用例として,菊池らが高圧電線の空気抵抗低減を目的としてケーブル表面に溝を設けることで抵抗低減を図った例がある.円柱の空気抵抗低減方法に関してこのように多くの研究例が存在するのは,円柱形状が工学的に広く応用されていることが背景にある.
机译:该研究提出了一种新颖的利用枢转翼型减小气缸阻力的方法,该枢转翼型可以在轴上自由旋转,从而使翼型可以迎风行驶。首先,我们进行了水隧道试验以验证该阻力减小方法。与我们的预期相反,机翼并未完全迎风,机翼开始从初始0°角移动到大约14°的稳定角。接下来,我们通过计算流体动力学计算了机翼的空气动力(揭示了机翼未完全迎风的原因,这是因为旋转轴周围的力矩系数的符号随迎角的增加而变化,CFD仿真还表明减阻方法可以减小阻力圆柱形状广泛用于我们周围的结构,例如电线杆和电缆,占34%。%,并且已经进行了许多有关如何减小空气动力阻力的研究。例如,具有降低反金钱效果的那些是使用Owen等人的突起的那些,在Ahmed等人的表面上具有不平整的那些以及具有Nakamura等人的环的那些。作为实际的应用实例,菊池等人。有一个示例,其中通过在电缆表面上设置凹槽以减小压电线的空气阻力来减小电阻。它的背景是它被广泛应用。

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  • 来源
    《日本航空宇宙学会論文集》 |2016年第3期|153-159|共7页
  • 作者单位

    静岡大学大学院工学研究科機械工学専攻;

    静岡大学大学院工学研究科機械工学専攻;

    九州工業大学大学院工学研究院機械知能工学専攻;

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