DBDプラズマアクチュエータを用いた低レイノルズ数翼周り流れにおける剥離制御パレメータのデータマイニング

摘要

航空機の翼に代表される様々な流体機器は流れの剥離によって大きく性能が低下する．そのため剥離制御に関する研究はこれまで多くなされてきたが，近年最も注目されている技術の一つとしてDBDプラズマアクチュエータが挙げられる．図1に示すようにDBDプラズマアクチュエータは二枚の電極とその間に挟まれた誘電体からなる構造をしており，シンプルな構造，素早い応答性，低い消費エネルギーといった利点がある．電極間に交流電圧を印可すると上側の露出電極と誘電体との間にプラズマが発生し，イオンの移動によって非定常な流体変動が誘起されることで剥離が制御される．剥離点付近にDBDプラズマアクチュエータを貼付すると，通常の状態であれば剥離する高い迎角条件下においても剥離を押さえ，高い揚力を維持することが可能となる．剥離流れにおけるDBDプラズマアクチュエータには多数の制御パラメータが存在することから，様々な流れ場条件における剥離制御効果と効果的な制御パラメータとの関係を知ることは重要である．特にバースト波と呼ばれるON／OFFを周期的に切り替えるような入力波形（図2）を用いた際に通常の交流電圧を印加するよりも剥離制御効果が得られることが知られている（参考文献）．さらに，数値計算を用いた大規模なパラメトリックスタディによって効果的なバースト周波数F~+が複数存在し（F~+～1，6），それぞれの周波数で支配的な制御メカニズムが異なる可能性が示唆されている（2）．最適な制御パラメータに関して数値計算を用いた大域的な探索が行われている一方で，これらを踏まえた実験結果の分析は十分行われていない．