漩渦產(chǎn)生裝置及漩渦產(chǎn)生方法

漩渦產(chǎn)生裝置及漩渦產(chǎn)生方法
【專(zhuān)利摘要】實(shí)施方式的漩渦產(chǎn)生裝置具備：與流體的流接觸的部件，在與該流平行的截面的周部上，具有該流體流入的停滯點(diǎn)、和分別伴隨著第1、第2剝離流域的第1、第2剝離點(diǎn)；擾亂施加部，對(duì)上述第1剝離點(diǎn)的上游施加擾亂，使上述流動(dòng)的邊界層部分地附著；以及控制部，將由上述擾亂施加部進(jìn)行的擾亂的施加在時(shí)間上控制，使上述第1剝離點(diǎn)的位置變化，切換從上述停滯點(diǎn)到上述第1剝離點(diǎn)的附著距離，使上述邊界層擺動(dòng)，由此使上述剝離區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生在上述部件的翼寬方向上具有軸的動(dòng)態(tài)失速渦。
【專(zhuān)利說(shuō)明】漩渦產(chǎn)生裝置及漩渦產(chǎn)生方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于2013年2月I日提出的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第2013 — 018970號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，這里引用其全部?jī)?nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及漩渦產(chǎn)生裝置及漩渦產(chǎn)生方法。
【背景技術(shù)】
[0004]在流體力學(xué)中，已知有動(dòng)態(tài)失速潤(rùn)(DSV (Dynamic stall vortex))。動(dòng)態(tài)失速潤(rùn)例如在使翼相對(duì)于流體的流的迎角夾著靜態(tài)失速角振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生。在此情況下，即使迎角超過(guò)靜態(tài)失速角，升力也不減少(不失速)而增大。此時(shí)，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)失速渦，考慮是因?yàn)樵撲鰷u的負(fù)壓而產(chǎn)生了較大的升力。
[0005]但是，如果使翼的迎角超過(guò)靜態(tài)失速角而大到某種程度以上，則升力在達(dá)到最大之后急劇地下降而陷入完全失速。此時(shí)，不產(chǎn)生動(dòng)態(tài)失速渦，因而，成為由動(dòng)態(tài)失速渦帶來(lái)的負(fù)壓也不存在的狀態(tài)。
[0006]這樣，動(dòng)態(tài)失速渦產(chǎn)生較大的升力，而另一方面也成為升力不穩(wěn)定的原因。因此，在飛機(jī)(固定翼機(jī)、旋轉(zhuǎn)翼機(jī)等)、風(fēng)車(chē)等使用對(duì)翼的升力的【技術(shù)領(lǐng)域】中，一般設(shè)計(jì)為，翼的迎角與失速角相比足夠小，以便不產(chǎn)生動(dòng)態(tài)失速(換言之不產(chǎn)生動(dòng)態(tài)失速渦)(參照美國(guó)專(zhuān)利公報(bào)第6267331號(hào))。
[0007]但是，如果能夠控制動(dòng)態(tài)失速渦的產(chǎn)生，則能夠利用動(dòng)態(tài)失速渦的特征(較高的非恒常負(fù)壓力等)進(jìn)行各種處理(例如，向物體的力的施加、氣體的混合的促進(jìn))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種能夠不使迎角動(dòng)態(tài)地變化而實(shí)現(xiàn)漩渦的產(chǎn)生的漩渦產(chǎn)生裝置及漩渦產(chǎn)生方法。
[0009]實(shí)施方式的漩渦產(chǎn)生裝置具備:與流體的流接觸的部件，該部件在與該流平行的截面的周部上具有該流體流入的停滯點(diǎn)、和分別伴隨著第1、第2剝離流域的第1、第2剝離點(diǎn)；擾亂施加部，對(duì)上述第I剝離點(diǎn)的上游施加擾亂，使上述流的邊界層部分地附著；以及控制部，對(duì)由上述擾亂施加部進(jìn)行的擾亂的施加進(jìn)行時(shí)間上的控制，使上述第I剝離點(diǎn)的位置變化，切換從上述停滯點(diǎn)到上述第I剝離點(diǎn)的附著距離，使上述邊界層擺動(dòng)，由此使上述剝離區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生在上述部件的翼寬方向上具有軸的動(dòng)態(tài)失速渦。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，能夠不使迎角動(dòng)態(tài)地變化而產(chǎn)生漩渦。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是表示迎角Θ與升力系數(shù)K的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
[0012]圖2A是表示翼W與邊界層L的關(guān)系的一例的示意圖。[0013]圖2B是表示翼W與邊界層L的關(guān)系的一例的示意圖。
[0014]圖2C是表示翼W與邊界層L的關(guān)系的一例的示意圖。
[0015]圖3是表示有關(guān)第I實(shí)施方式的漩渦產(chǎn)生裝置10的示意圖。
[0016]圖4A是表示擾亂施加部12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的示意圖。
[0017]圖4B是表示擾亂施加部12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的示意圖。
[0018]圖4C是表示擾亂施加部12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一例的示意圖。
[0019]圖5是表示擾亂施加部12的驅(qū)動(dòng)波形V的一例的曲線(xiàn)圖。
[0020]圖6A是表不有關(guān)第2實(shí)施方式的游潤(rùn)廣生裝置IOa的不意圖。
[0021]圖6B是表不有關(guān)第2實(shí)施方式的游潤(rùn)廣生裝置IOa的不意圖。
[0022]圖7A是表示有關(guān)第2實(shí)施方式的變形例的漩渦產(chǎn)生裝置IOb的示意圖。
[0023]圖7B是表示有關(guān)第2實(shí)施方式的變形例的漩渦產(chǎn)生裝置IOb的示意圖。
[0024]圖8是表示擾亂施加部12a、12b的驅(qū)動(dòng)波形Va、Vb的一例的曲線(xiàn)圖。
[0025]圖9是表不有關(guān)第3實(shí)施方式的游潤(rùn)廣生裝置IOc的不意圖。
[0026]圖10是表示有關(guān)第3實(shí)施方式的變形例的漩渦產(chǎn)生裝置IOd的示意圖。
[0027]圖11是表示有關(guān)第4實(shí)施方式的漩渦產(chǎn)生裝置IOe的示意圖。
[0028]圖12A是表不有關(guān)變形例I的游潤(rùn)廣生裝置IOf的不意圖。
[0029]圖12B是表不有關(guān)變形例2的游潤(rùn)廣生裝置IOg的不意圖。
[0030]圖12C是表不有關(guān)變形例3的游潤(rùn)廣生裝置IOh的不意圖。
[0031]圖13A是表示翼部件11處的漩渦的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。
[0032]圖13B是表示翼部件11處的漩渦的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。
[0033]圖13C是表示翼部件11處的漩渦的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。
[0034]圖13D是表示翼部件11處的漩渦的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。
[0035]圖13E是表示翼部件11處的漩渦的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。
[0036]圖13F是表示翼部件11處的漩渦的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下，參照附圖，詳細(xì)地說(shuō)明實(shí)施方式。
[0038](動(dòng)態(tài)失速時(shí)的漩渦)
[0039]首先，對(duì)在動(dòng)態(tài)失速時(shí)產(chǎn)生的鏇潤(rùn)(動(dòng)態(tài)失速潤(rùn)(DSV (Dynamic stall vortex)))進(jìn)行說(shuō)明。在后述的本實(shí)施方式中，能夠進(jìn)行與動(dòng)態(tài)失速渦DSV對(duì)應(yīng)的漩渦VR的生成。
[0040]圖1是表示翼W的迎角(翼弦線(xiàn)與均勻流所成的角)Θ與升力系數(shù)K的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。曲線(xiàn)圖G1、G2分別對(duì)應(yīng)于靜態(tài)的翼W(迎角Θ為一定或以比較低速變化的情況)、動(dòng)態(tài)的翼W (迎角Θ以比較高速變化的情況)。
[0041]在翼W為靜態(tài)的情況下(曲線(xiàn)圖G1)，產(chǎn)生靜態(tài)失速。在迎角Θ比失速角as小的區(qū)域中，升力系數(shù)K (升力)大致與迎角Θ成比例而增加。此時(shí)，如圖2A那樣，沿著翼W的背面(負(fù)壓面)配置流的邊界層L。如果使迎角Θ進(jìn)一步增加而成為失速角a S，則升力系數(shù)K急劇地降低(失速)。此時(shí)，如圖2B那樣，邊界層L從翼W的背面剝離(剝離剪切層)，這成為升力系數(shù)K降低的原因。即，成為由流帶來(lái)的負(fù)壓不被施加在翼上的狀態(tài)。
[0042]另一方面，在翼W為動(dòng)態(tài)的情況下(曲線(xiàn)圖G2)，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)失速。這里，使用與靜態(tài)的情況相同形狀的翼W，以失速角as為中心，使迎角Θ在土 ao的范圍中正弦振動(dòng)。
[0043]從迎角Θ= (as— a O)出發(fā),如果使迎角Θ增加,則升力系數(shù)K增加。即使迎角Θ達(dá)到失速角a S，升力系數(shù)K也不減小。相反，與靜止場(chǎng)中的最大升力系數(shù)Kmax相比，此時(shí)的升力系數(shù)K大幅地增加，達(dá)到最大點(diǎn)(狀態(tài)SI)。
[0044]但是，如果進(jìn)一步使迎角Θ增加，則升力系數(shù)K大幅地降低，陷入完全失速的狀態(tài)(狀態(tài)S2)。在達(dá)到完全失速后，即使使迎角Θ減小，升力系數(shù)K也在較低的狀態(tài)下推移。通過(guò)使迎角Θ充分降低，升力系數(shù)K接近于靜止場(chǎng)中的升力系數(shù)K。
[0045]如圖2C那樣，在狀態(tài)SI中，在翼W的前緣附近，以與剝離剪切層(邊界層L)的渦度相同的符號(hào)，產(chǎn)生較大的渦度的動(dòng)態(tài)失速渦DSV。產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)失速渦DSV在主流方向上流動(dòng)。
[0046]由于動(dòng)態(tài)失速渦DSV具有較大的負(fù)壓，所以考慮翼W的背面被向上方拉起，產(chǎn)生較大的升力。但是，如果動(dòng)態(tài)失速渦DSV在翼W的背面上越過(guò)而向后方流走，則流成為圖2B那樣的狀態(tài)。此時(shí)，如圖1的狀態(tài)S2所示，升力急劇地降低。
[0047]如以上那樣，動(dòng)態(tài)失速渦DSV在使翼W的迎角Θ變化時(shí)產(chǎn)生，帶來(lái)較大的升力，并且也成為升力的不穩(wěn)定性的原因。在以下的實(shí)施方式中，能夠不使翼W的迎角Θ動(dòng)態(tài)地變化而產(chǎn)生與動(dòng)態(tài)失速渦DSV對(duì)應(yīng)的漩渦VR。
[0048](第I實(shí)施方式)
[0049]如圖3所示，有關(guān)第I實(shí)施方式的漩渦產(chǎn)生裝置10是在流體F的流中配置時(shí)產(chǎn)生漩渦VR的裝置，具有翼部件11、擾亂施加部12、流速計(jì)測(cè)部13、控制部14。
[0050]流體F例如是大氣、惰性氣體(稀有氣體(例如氬氣)、氮?dú)?、反應(yīng)性氣體(可燃性氣體(例如燃料氣體)、氧化性氣體(例如氧氣))、二氧化碳?xì)怏w等氣體及這些氣體的混合物。
[0051]漩渦VR是流體F旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的渦旋狀的結(jié)構(gòu)(pattern)，對(duì)應(yīng)于動(dòng)態(tài)失速渦DSV。如后述那樣，將翼部件11配置到流體F的流中，成為靜態(tài)失速的狀態(tài)，通過(guò)由擾亂施加部12將流體F的流動(dòng)擾亂，產(chǎn)生漩渦VR。
[0052]翼部件11具有前緣111、后緣112、突起113。這里，將翼部件11的下部省略。即，這里不限制翼部件11的下部的形狀。另外，翼部件11具有與紙面垂直的方向的翼寬。
[0053]前緣111、后緣112分別是配置在翼部件11的最上游、最下游的部位。即，流體F從翼部件11上的前緣111流入，從后緣112流出。
[0054]突起113配置在前緣111、后緣112之間，是突出的部位。在該實(shí)施例中，突起113具有銳角的角部，即使將迎角變更，后述的剝離點(diǎn)P也被固定在突起113的角部。這里，從剝離點(diǎn)P沿著流的下游，在突起113上形成粗糙面Sr。即，將突起113的表面粗糙面化。這將提高由后述的擾亂施加部12帶來(lái)的擾亂的效果，并促進(jìn)邊界層L (剝離剪切層)的紊流化。結(jié)果，擾亂施加部12的動(dòng)作中的邊界層L的附著距離D的擴(kuò)大變?nèi)菀?。另外，如圖3所示，將從流體F流入的停滯點(diǎn)O到剝離點(diǎn)P為止的沿著表面的距離定義為附著距離D。
[0055]流動(dòng)受到粗糙面Sr的影響，由擾亂施加部12施加的擾亂的效果擴(kuò)大，從而因擾亂施加的有無(wú)帶來(lái)的附著距離D的差變大。結(jié)果，能夠釋放更強(qiáng)的漩渦VR。但是，粗糙面Sr優(yōu)選的是取距剝離點(diǎn)P為某種程度的距離X。假如設(shè)距離X=0，則即使在擾亂施加部12為關(guān)閉(OFF)狀態(tài)時(shí)，也擔(dān)心粗糙面Sr給流動(dòng)帶來(lái)影響，難以將附著距離D保持為較小的狀態(tài)。即，因擾亂施加的有無(wú)帶來(lái)的附著距離D的差變小，難以釋放強(qiáng)的漩渦VR。[0056]假設(shè)從突起113到后緣112，翼部件11的迎角Θ比失速角α大。S卩，翼部件11處于靜態(tài)的失速狀態(tài)。
[0057]此時(shí)，在翼部件11的附近，存在將高速域Al、低速域Α2區(qū)分的邊界層L (LI)。高速域Al是比較高速的、流體F的主流流動(dòng)的區(qū)域。低速域Α2是流體F的主流不流動(dòng)的剝離區(qū)域，與主流相比，低速域Α2中的流體F的流速較低。
[0058]在失速狀態(tài)時(shí)，流體F的邊界層LI在配置于突起113上的剝離點(diǎn)P處從翼部件11的表面剝離。通過(guò)該邊界層L的剝離，由流體F帶來(lái)的向翼部件11的上表面的負(fù)壓被降低，升力系數(shù)K降低。
[0059]剝離后的邊界層LI成為剝離剪切層，具有遍及從高速域Al到低速域Α2的速度分布。該速度分布的結(jié)果是，在剝離剪切層(邊界層L)中產(chǎn)生剪切力。該剪切力的結(jié)果是，邊界層LI的流體F的流動(dòng)具有渦度(旋轉(zhuǎn)成分)。
[0060]擾亂施加部12配置在翼部件11上的剝離點(diǎn)P的上游，對(duì)邊界層LI (剝離剪切層)施加擾亂。通過(guò)該擾亂的施加，能夠?qū)崿F(xiàn)在剝離點(diǎn)P剝離后的邊界層L的部分性的附著。所謂部分性的附著，是指不是遍及從剝離點(diǎn)到后緣112的附著，而是在從剝離點(diǎn)到一定的距離之間的附著中較充分。在通過(guò)擾亂的施加的效果而部分地附著后，可以再次剝離。在這樣的情況下，也通過(guò)擾亂施加的有無(wú)而使附著距離D的大小變化，從而能夠釋放漩渦VR。
[0061]擾亂施加部12的關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的邊界層LI在剝離點(diǎn)P處從翼部件11剝離，到后緣112之間不附著在翼部件11上。另一方面，擾亂施加部12的開(kāi)啟(ON)狀態(tài)時(shí)的邊界層L2在從剝離點(diǎn)P離開(kāi)距離AD的部位(剝離點(diǎn)P’ )從翼部件11剝離。這樣，通過(guò)切換擾亂施加部12的關(guān)閉、開(kāi)啟，從而邊界層L1、L2切換，產(chǎn)生漩渦VR。另外，該詳細(xì)情況在后面敘述。
[0062]擾亂施加部12能夠通過(guò)放電、振動(dòng)、聲波等各種方法施加擾亂。
[0063]( I)通過(guò)放電進(jìn)行的擾亂的施加
[0064]圖4A表不使用放電的擾亂施加部12a的一例。
[0065]擾亂施加部12a具有電極21、22、放電用電源23。電極21、22配置在翼部件11上或其內(nèi)部。
[0066]這里，電極21的表面(上表面)與翼部件11的表面為同一面。S卩，電極21的表面與流體F接觸。但是，電極21也可以以不露出其表面的方式埋設(shè)在翼部件11內(nèi)。
[0067]電極22從電極21向流體F的流動(dòng)方向錯(cuò)開(kāi)配置，埋設(shè)在翼部件11內(nèi)。電極22與電極21相比，埋設(shè)得距翼部件11的表面較深。
[0068]放電用電源23在與電極21、22之間施加電壓(例如交流電壓(作為一例是正弦波電壓))。通過(guò)對(duì)電極21、22間施加電壓，在電極21、22間產(chǎn)生放電(這里是介質(zhì)阻擋放電)。通過(guò)該放電，對(duì)剝離剪切層(邊界層L)施加擾亂。
[0069]這里，電極21、22裝備在翼部件11上。因此，翼部件11由電介質(zhì)材料構(gòu)成。電介質(zhì)材料沒(méi)有特別限定，由公知的固體的電介質(zhì)材料構(gòu)成。該電介質(zhì)材料例如能夠適當(dāng)選擇使用氧化鋁或玻璃、云母等無(wú)機(jī)絕緣物、聚酰亞胺、環(huán)氧玻璃、橡膠等有機(jī)絕緣物。
[0070]通過(guò)放電用電源23，對(duì)電極21、22之間施加電壓，產(chǎn)生流體F的放電(這里是介質(zhì)阻擋放電)。即，流體F的分子分離為離子和電子，成為等離子。該離子被電極21、22之間的電場(chǎng)加速，通過(guò)該力被傳遞給流體，產(chǎn)生沿著表面的等離子激發(fā)流。
[0071]如果對(duì)電極21、22間施加交流高電壓，則在流體中激發(fā)出與該交流的周期對(duì)應(yīng)的速度變動(dòng)，對(duì)流體F的邊界層L施加擾亂。
[0072]在時(shí)間平均中，產(chǎn)生從露出的(或埋入深度淺的)電極21朝向被覆蓋的(或者埋入深度深的)電極22的等離子激發(fā)流。
[0073]如果將電極21、22分別配置在上游側(cè)、下游側(cè)，則流體F流動(dòng)的方向與通過(guò)放電激發(fā)的流動(dòng)的方向一致。另一方面，如果將電極21、22分別配置在下游側(cè)、上游側(cè)，則流體流動(dòng)的方向與通過(guò)放電激發(fā)的流動(dòng)的方向成為相反。
[0074]不論怎樣，都能夠?qū)冸x剪切層(邊界層LI)施加擾亂。
[0075]利用與流體F流動(dòng)的方向垂直的方向的等離子激發(fā)流對(duì)流體F的邊界層L施加擾舌L從而能夠產(chǎn)生漩渦VR。在此情況下，將電極21、22間連結(jié)的線(xiàn)段與流體F流動(dòng)的方向垂直。
[0076]相對(duì)于流體F流動(dòng)的方向，不論使等離子激發(fā)流的方向如何(例如45°方向)，都能夠?qū)崿F(xiàn)漩渦VR的產(chǎn)生。
[0077](2)通過(guò)振動(dòng)進(jìn)行的擾亂的施加
[0078]圖4B表不使用振動(dòng)的擾亂施加部12b的一例。擾亂施加部12b具有振子31、振動(dòng)用電源32。
[0079]振子31配置在翼部件11上或其內(nèi)部。這里，振子31的表面(上表面)與翼部件11的表面為同一面。但是，振子31也可以以其表面不露出的方式埋設(shè)在翼部件11內(nèi)。
[0080]振動(dòng)用電源32對(duì)振子31施加交流電壓(例如正弦波電壓)。通過(guò)對(duì)振子31施加交流電壓，振子31振動(dòng)。通過(guò)該振動(dòng)，對(duì)剝離剪切層(邊界層LI)施加擾亂。
[0081](3)通過(guò)聲波進(jìn)行的擾亂的施加
[0082]圖4C表不使用聲波的擾亂施加部12c的一例。擾亂施加部12c具有聲波產(chǎn)生器41、聲波產(chǎn)生用電源42。
[0083]聲波產(chǎn)生器41例如是揚(yáng)聲器，配置在翼部件11內(nèi)部的空洞43內(nèi)。
[0084]聲波產(chǎn)生用電源42對(duì)聲波產(chǎn)生器41施加交流電壓(例如正弦波電壓)。通過(guò)對(duì)聲波產(chǎn)生器41施加交流電壓，從聲波產(chǎn)生器41產(chǎn)生聲波，從空洞43的開(kāi)口 44釋放。通過(guò)該聲波，對(duì)剝離剪切層(邊界層LI)施加擾亂。
[0085](由擾亂帶來(lái)的附著距離D的擴(kuò)大)
[0086]接著，說(shuō)明通過(guò)向邊界層(剝離剪切層)的擾亂的施加而帶來(lái)的附著距離D的變化。
[0087]如果翼部件11的迎角Θ大，則當(dāng)流體F的流經(jīng)過(guò)突起113時(shí)產(chǎn)生橫漩渦(在翼長(zhǎng)方向上具有軸的漩渦)，該橫漩渦在流動(dòng)方向上被斷續(xù)地釋放。該狀態(tài)下的流場(chǎng)成為在突起113的下游側(cè)交替地重復(fù)附著的狀態(tài)和剝離的狀態(tài)的非恒常的狀態(tài)。
[0088]該橫漩渦隨著向下游流動(dòng)而合體、成長(zhǎng)，邊界層L變厚，在剝離點(diǎn)P成為大規(guī)模的剝離泡而被釋放，邊界層L剝離(剝離剪切層的形成)。剝離點(diǎn)P的位置由翼部件11的形狀或主流的速度等決定。
[0089]此時(shí)，通過(guò)由擾亂施加部12施加擾亂，剝離剪切層(邊界層L)內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳎咚俨糠趾偷退俨糠值倪\(yùn)動(dòng)量的交換進(jìn)展，邊界層的低速部分被加速。通過(guò)將剝離剪切層(邊界層L)內(nèi)的速度分布改善，大規(guī)模的剝離被抑制，氣流的流以沿著翼表面附著的方式流動(dòng)。在剝離點(diǎn)P剝離后的邊界層L從剝離點(diǎn)P到距離AD的剝離點(diǎn)P’附著(圖3中的從邊界層LI向邊界層L2的轉(zhuǎn)變)。即，附著距離從D變大到D’(=D+AD)。[0090]這里，考慮通過(guò)由交流電壓下的放電產(chǎn)生等離子激發(fā)流來(lái)施加擾亂的情況。此時(shí)，通過(guò)等離子激發(fā)流匹配于交流電壓的頻率而周期性地變動(dòng)，產(chǎn)生漩渦。該漩渦與從剝離剪切層釋放的漩渦融合，陸續(xù)地形成橫漩渦，通過(guò)這些橫漩渦間的干涉，激發(fā)較細(xì)的縱漩渦?？梢韵氲剑@樣形成的較細(xì)的縱漩渦使邊界層L (剝離剪切層)內(nèi)紊流化，促進(jìn)其中的運(yùn)動(dòng)量的混合，從而剝離被抑制，附著距離D增大。
[0091]另外，如已經(jīng)敘述那樣，在突起113上形成有粗糙面Sr。粗糙面從比沒(méi)有它時(shí)的附著距離D靠上游側(cè)開(kāi)始，遍及距離X形成。該粗糙面Sr將由擾亂施加部12帶來(lái)的擾亂的效果進(jìn)一步提高，促進(jìn)邊界層L (剝離剪切層)的紊流化，邊界層L的附著距離的擴(kuò)大變?nèi)菀?。但是，即使在突?13上沒(méi)有形成粗糙面Sr，也能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)由擾亂施加部12的擾亂帶來(lái)的邊界層L的附著距離的擴(kuò)大。如已經(jīng)敘述那樣，該情況下(沒(méi)有粗糙面Sr的情況下)的附著距離DO —般比有粗糙面Sr的情況下的附著距離D小。
[0092]控制部14將由擾亂施加部12進(jìn)行的擾亂的狀態(tài)(強(qiáng)度或方向)在時(shí)間上控制。通過(guò)使擾亂的強(qiáng)度或方向變化，能夠調(diào)整附著距離D?？刂撇?4例如通過(guò)控制對(duì)放電用電源23施加的電壓波形，能夠使擾亂的強(qiáng)度變化。
[0093]圖5表示為了使擾亂的強(qiáng)度周期性地變化而對(duì)電極21、22間施加的電壓波形(擾亂施加部12的驅(qū)動(dòng)波形)V的一例。
[0094]該電壓波形V是脈沖調(diào)制波形，將時(shí)間Tl的關(guān)閉狀態(tài)、時(shí)間T2的開(kāi)啟狀態(tài)以頻率f的周期(間隔T (=Tl+T2=l/f))重復(fù)。在關(guān)閉狀態(tài)下，對(duì)電極21、22間不施加電壓(電壓V1=0[V])。在開(kāi)啟狀態(tài)下，對(duì)電極21、22間施加峰值電壓Vp2、頻率f2的高電壓交流電壓。
[0095]這里，使擾亂施加部12的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)、開(kāi)啟狀態(tài)這2種狀態(tài)(狀態(tài)1、2)。但是，作為狀態(tài)1、2，只要附著距離D的大小不同就足夠。為了形成大小的差，也可以在狀態(tài)1、2中分別使用例如峰值電壓相互不同的交流電壓波形。此外，也可以在狀態(tài)1、2中分別使用頻率相互不同的交流電壓波形。
[0096]這樣，在狀態(tài)1、2下，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定由擾亂施加部12進(jìn)行的擾亂的狀態(tài)(強(qiáng)度及方向)，以使附著距離D的大小不同。
[0097]如以下這樣，通過(guò)驅(qū)動(dòng)擾亂施加部12，產(chǎn)生漩渦VR。
[0098]首先，在圖5的時(shí)刻tl，擾亂施加部12被保持為狀態(tài)1，然后成為附著距離D較小的狀態(tài)。在時(shí)刻t2,擾亂施加部12被切換為狀態(tài)2,然后邊界層紊流化而成為附著狀態(tài),附著距離D變大。接著，在時(shí)刻t3，如果將擾亂施加部12切換為狀態(tài)1，則邊界層急劇地層流化而成為剝離狀態(tài)，附著距離D再次變小。
[0099]另外，如后述的實(shí)施例所示，從擾亂施加部12的狀態(tài)變化時(shí)(時(shí)刻tl、t2、t3)起到附著距離D變化為止，有某種程度(約幾msec)的時(shí)滯。
[0100]我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)附著距離D急劇地變化時(shí)，會(huì)釋放與動(dòng)態(tài)失速渦DSV對(duì)應(yīng)的漩渦VR。即，當(dāng)附著距離D從大向小或從小向大變化時(shí),釋放漩渦VR。進(jìn)而，該大小的差越大,釋放越強(qiáng)的漩渦VR。該漩渦VR與主流一起向下游流動(dòng)。
[0101]該漩渦VR是通過(guò)邊界層L的動(dòng)態(tài)的擺動(dòng)而產(chǎn)生的，對(duì)應(yīng)于動(dòng)態(tài)失速渦DSV。漩渦VR與動(dòng)態(tài)失速渦DSV同樣，是具有與流體F流動(dòng)的方向垂直的軸、和與剝離剪切層的渦度相同的符號(hào)的渦度的2維的漩渦。在圖3中，漩渦VR具有垂直于紙面的軸(翼部件11的翼寬方向的軸)，是右旋的漩渦。特別是，通過(guò)
【發(fā)明者】的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)附著距離從大向小變化時(shí)，有右旋的漩渦變強(qiáng)的趨勢(shì)。
[0102]如圖5那樣，重復(fù)狀態(tài)1、2，使附著距離D階段性地變化，從而能夠?qū)?yīng)于附著距離D的切換而向邊界層內(nèi)連續(xù)地釋放漩渦VR。這里，表示了將狀態(tài)1、2周期性地重復(fù)而連續(xù)地釋放漩渦VR的例子，但根據(jù)用途，而不需要是周期性的。為了產(chǎn)生漩渦，不需要是周期性的，通過(guò)使附著距離D變化，能夠在任意的定時(shí)釋放漩渦。
[0103]這樣，通過(guò)使附著距離D階段性地變化，能夠不使翼的迎角Θ動(dòng)態(tài)地變化或振翅，而在任意的定時(shí)向邊界層內(nèi)釋放動(dòng)態(tài)失速渦DSV。
[0104]通過(guò)使該漩渦VR在翼部件11表面上連續(xù)地流下，能夠進(jìn)行各種處理。例如，能夠?qū)⒁聿考?1向上方拉起、或使流體沿著翼部件11的表面流動(dòng)。此外，通過(guò)促進(jìn)氣體的混合，能夠提高燃燒或熱交換的效率。進(jìn)而，通過(guò)將流體的組織構(gòu)造破壞，能夠降低噪聲及振動(dòng)。即，能夠提高移動(dòng)體、燃燒機(jī)構(gòu)、熱交換器等各種流體設(shè)備的效率、及安全性、舒適性。
[0105]流速計(jì)測(cè)部13例如是皮托管,計(jì)測(cè)流體F相對(duì)于翼部件11的相對(duì)速度vr。
[0106]控制部14根據(jù)計(jì)測(cè)出的相對(duì)速度vr，控制狀態(tài)1、2的切換的頻率f (參照?qǐng)D5)。
[0107]漩渦VR的效果受存在于翼部件11上的漩渦VR的個(gè)數(shù)影響?？刂撇?4根據(jù)計(jì)測(cè)出的相對(duì)速度vr，求出翼部件11上的漩渦VR的平流(日語(yǔ):移流)速度vi，并控制頻率f以使翼部件11上的漩渦VR的個(gè)數(shù)變得適當(dāng)。
[0108]例如，通過(guò)實(shí)驗(yàn)等導(dǎo)出相對(duì)速度vr與平流速度vi的關(guān)系，使控制部14存儲(chǔ)表示該關(guān)系的表。結(jié)果，控制部14能夠根據(jù)相對(duì)速度vr求出平流速度vi。
[0109]此外，也可以使控制部14存儲(chǔ)表示相對(duì)速度vr與適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)頻率f的關(guān)系的表。在此情況下，利用該表能夠根據(jù)相對(duì)速度vr直接決定頻率f。
[0110]也可以代替相對(duì)速度vr，而根據(jù)翼部件11的背面上的流體F的壓力(動(dòng)壓)或其他狀態(tài)量決定頻率f。此外，也可以將漩渦VR的平流速度vi根據(jù)流體F的壓力(動(dòng)壓)等而不是根據(jù)相對(duì)速度vr計(jì)算。在此情況下，代替流速計(jì)測(cè)部13而使用例如計(jì)測(cè)壓力的壓力計(jì)測(cè)部。此外，例如將表示壓力與適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)頻率f的關(guān)系的表存儲(chǔ)到控制部14中。
[0111](第2實(shí)施方式)
[0112]圖6A、圖6B表示有關(guān)第2實(shí)施方式的漩渦產(chǎn)生裝置10a。漩渦產(chǎn)生裝置IOa具有翼部件I la、擾亂施加部12、流速計(jì)測(cè)部13、控制部14。
[0113]翼部件Ila具有前緣111、后緣112、突起113a、113b。
[0114]在與流體F的流平行的截面內(nèi)，存在兩個(gè)剝離點(diǎn)Pa、Pb (對(duì)應(yīng)于突起113a、113b)。此外，包括剝離點(diǎn)Pa、Pb的翼部件Ila的形狀，相對(duì)于與流平行的平面Pf大致對(duì)稱(chēng)。
[0115]在圖6A、圖6B中，為了容易觀察而將有關(guān)第I實(shí)施方式的漩渦產(chǎn)生裝置10 (參照?qǐng)D3)中所示的粗糙面Sr省略了圖示。在漩渦產(chǎn)生裝置IOa中，也與漩渦產(chǎn)生裝置10同樣，可以在翼部件Ila上形成粗糙面Sr，使附著變?nèi)菀?。在此情況下，在突起113a、113b的一者或兩者上形成粗糙面Sr。在后述的其他實(shí)施方式中也同樣，漩渦產(chǎn)生裝置可以具有粗糙面Sr。
[0116]這里，擾亂施加部12設(shè)置在剝離點(diǎn)Pa的上游側(cè)的翼部件11的表面上，在剝離點(diǎn)Pb側(cè)沒(méi)有設(shè)置擾亂施加部12。與在第I實(shí)施方式中表示的同樣，通過(guò)驅(qū)動(dòng)擾亂施加部12，階段性地切換附著距離D(在邊界層Lla、L2a間使邊界層變化)，從而能夠產(chǎn)生漩渦VRa。此時(shí)，隨著漩渦VRa的產(chǎn)生，按照角動(dòng)量守恒原理，從剝離點(diǎn)Pb側(cè)的邊界層Llb產(chǎn)生具有與漩渦VRa相反朝向的渦度的漩渦VRb。
[0117]產(chǎn)生的漩渦VRa、VRb以規(guī)定的平流速度vi向下游方向流動(dòng)。在剝離點(diǎn)Pa、Pb間的距離LL充分大的情況下，如圖6A所示，漩渦VRa、VRb —邊平行地排列一邊流下。在剝離點(diǎn)Pa、Pb間的距離LL較小的情況下，如圖6B所示，漩渦VRa、VRb形成交替的漩渦列。
[0118]另外，通過(guò)控制擾亂施加部12中的切換的頻率f，使該漩渦列穩(wěn)定地排列，能夠使漩渦VRa、VRb的作用變強(qiáng)、或使VRa、VRb成長(zhǎng)。如果漩渦列穩(wěn)定，則漩渦能夠較大地成長(zhǎng)，減壓進(jìn)一步變大，其作用變強(qiáng)。
[0119]這里，考慮沒(méi)有擾亂施加部12的情況。在此情況下，也在兩個(gè)剝離點(diǎn)Pa、Pb的下游形成漩渦構(gòu)造。并且，如果剝離點(diǎn)Pa、Pb間的距離LL變小，則在剝離點(diǎn)Pa、Pb的下游產(chǎn)生干涉，來(lái)自剝離點(diǎn)Pa、Pb的漩渦交替地形成漩渦列。但是，這些漩渦的配置及強(qiáng)度由流體的物性和流速及翼部件11的形狀決定，不是能夠人為控制的。
[0120](變形例)
[0121]圖7A、圖7B表示有關(guān)第2實(shí)施方式的變形例的漩渦產(chǎn)生裝置10b。漩渦產(chǎn)生裝置IOb具有翼部件I la、擾亂施加部12a、12b、流速計(jì)測(cè)部13、控制部14。
[0122]這里，在剝離點(diǎn)Pa、Pb各自的上游側(cè)的翼部件11表面上配置擾亂施加部12a、12b。通過(guò)分別驅(qū)動(dòng)擾亂施加部12a、12b，將附著距離Da、Db分別階段性地切換，從而能夠從剝離點(diǎn)Pa、Pb分別釋放漩渦VRa、VRb。
[0123]在圖8中表示擾亂施加部12a、12b各自的驅(qū)動(dòng)電壓波形Va、Vb的例子。驅(qū)動(dòng)電壓波形Va與圖5所示的驅(qū)動(dòng)電壓波形V是同樣的。驅(qū)動(dòng)電壓波形Vb是與驅(qū)動(dòng)電壓波形Va具有時(shí)間差A(yù)T的電壓波形。
[0124]如圖8所示，擾亂施加部12a、12b優(yōu)選的是以相同的頻率f分別切換附著距離Da、Db。即，通過(guò)對(duì)擾亂施加部12a、12b進(jìn)行同步控制，能夠同步產(chǎn)生漩渦VRa、VRb。
[0125]這里，使擾亂施加部12a、12b中的切換的定時(shí)為同時(shí)(時(shí)間差A(yù)T=O的情況)，如圖7A所示，能夠產(chǎn)生并行排列的漩渦VRa、VRb。另外，在頻率f中，只要時(shí)間差A(yù)T是“0.1/f”以?xún)?nèi)，也可以考慮為大致同時(shí)的切換。
[0126]此外，通過(guò)將擾亂施加部12a、12b中的切換的定時(shí)錯(cuò)開(kāi)(時(shí)間差A(yù)T古O的情況)，如圖7B那樣，能夠形成漩渦VRa、VRb的漩渦列。通過(guò)錯(cuò)開(kāi)定時(shí)以使漩渦列變得最穩(wěn)定，能夠使漩渦VRa、VRb成長(zhǎng)，使減壓變得更強(qiáng)。
[0127](第3實(shí)施方式)
[0128]圖9是表示有關(guān)第3實(shí)施方式的漩渦產(chǎn)生裝置IOc的圖。漩渦產(chǎn)生裝置IOc具有翼部件I lb、擾亂施加部12、流速計(jì)測(cè)部13、控制部14。
[0129]翼部件Ilb具有前緣111、后緣112、突起113a、113b。
[0130]這里，在與流體F的流平行的截面內(nèi)存在兩個(gè)剝離點(diǎn)Pa、Pb (突起113a、113b)。但是，與第2實(shí)施方式不同，包括剝離點(diǎn)Pa、Pb的翼部件11的形狀相對(duì)于與流平行的平面Pf，不是大致對(duì)稱(chēng)。S卩，從前緣111到剝離點(diǎn)Pa、Pb的距離(或從剝離點(diǎn)Pa、Pb到后緣112的距離)不同。這里，剝離點(diǎn)Pa、Pb (突起113a、113b)分別被配置在上游側(cè)、下游側(cè)。
[0131]擾亂施加部12設(shè)置在剝離點(diǎn)Pa的上游側(cè)的翼部件11的表面上，在剝離點(diǎn)Pb側(cè)沒(méi)有設(shè)置擾亂施加部12。與在第2實(shí)施方式中表示的同樣，通過(guò)驅(qū)動(dòng)擾亂施加部12、將附著距離D階段性地切換(在邊界層Lla、L2a間使邊界層變化)，從而能夠產(chǎn)生漩渦VRa。此時(shí)，根據(jù)角動(dòng)量守恒原理，隨著漩渦VRa的產(chǎn)生，在剝離點(diǎn)Pb側(cè)，從邊界層Llb產(chǎn)生具有與漩渦VRa相反朝向的渦度的漩渦VRb。
[0132]產(chǎn)生的漩渦VRa、VRb以規(guī)定的平流速度vi向下游方向流動(dòng)。漩渦VRa、VRb的各自的從產(chǎn)生位置到后緣112的距離不同。因此，在漩渦VRa、VRb以相同的平流速度vi流下的情況下，容易在后游形成規(guī)則的漩渦列。
[0133]另外，通過(guò)控制擾亂施加部12中的切換的頻率f，能夠使該漩渦列穩(wěn)定地排列。
[0134](變形例)
[0135]圖10表示有關(guān)第3實(shí)施方式的變形例的漩渦產(chǎn)生裝置10d。漩渦產(chǎn)生裝置IOd具有翼部件I lb、擾亂施加部12a、12b、流速計(jì)測(cè)部13、控制部14。
[0136]這里，在剝離點(diǎn)Pa、Pb各自的上游側(cè)的翼部件11表面上配置擾亂施加部12a、12b。通過(guò)將擾亂施加部12a、12b分別以驅(qū)動(dòng)波形Va、Vb驅(qū)動(dòng)，將附著距離Da、Db分別階段性地切換，從而能夠從剝離點(diǎn)Pa、Pb分別釋放漩渦VRa、VRb。
[0137]這里，即使是使兩個(gè)擾亂施加部12a、12b中的切換的定時(shí)為同時(shí)的情況(時(shí)間差ΛΤ=0的情況)，由于從漩渦VRa、VRb的產(chǎn)生位置到后緣112的距離不同，所以也能夠在下游形成規(guī)則的漩渦列。
[0138](第4實(shí)施方式)
[0139]圖11是表示有關(guān)第4實(shí)施方式的漩渦產(chǎn)生裝置IOe的圖。漩渦產(chǎn)生裝置IOe具有翼部件11c、擾亂施加部12a、12b、流速計(jì)測(cè)部13、控制部14。
[0140]翼部件Ilc具有前緣111、后緣112、突起113a、113b。
[0141]翼部件Ilc具備具有曲線(xiàn)形狀的突起113a、113b的大致長(zhǎng)方形的截面。
[0142]在與流體F的流平行的截面內(nèi)存在兩個(gè)剝離點(diǎn)Pa、Pb (對(duì)應(yīng)于突起113a、113b)。包括剝離點(diǎn)Pa、Pb在內(nèi)的翼部件11的形狀相對(duì)于與流平行的平面不是大致對(duì)稱(chēng)的。即，從前緣111到剝離點(diǎn)Pa、Pb的距離(或從剝離點(diǎn)Pa、Pb到后緣112的距離)不同。這里，將剝離點(diǎn)Pa、Pb (突起113a、113b)分別配置在上游側(cè)、下游側(cè)。
[0143]如果在剝離點(diǎn)Pa、Pb設(shè)置擾亂施加部12a、12b，將附著距離Da、Db分別階段性地切換，則能夠向邊界層內(nèi)釋放漩渦VRa、VRb。
[0144]另外，通過(guò)僅在剝離點(diǎn)Pa、Pb的一方設(shè)置擾亂施加部12，對(duì)附著距離Da、Db的一方進(jìn)行階段性地切換，從而能夠向邊界層內(nèi)僅釋放漩渦VRa、VRb的一方。此時(shí)，隨著漩渦VRa、VRb的一方的釋放，根據(jù)角動(dòng)量守恒原理，產(chǎn)生漩渦VRa、VRb的另一方。
[0145]從上游側(cè)的剝離點(diǎn)Pa產(chǎn)生的漩渦VRa具有將翼部件Ilc向上方拉起的效果。另一方面，從下游側(cè)的剝離點(diǎn)Pb產(chǎn)生的漩渦VRb具有在迎角Θ較小的情況下將翼部件Ilc周?chē)难h(huán)C加強(qiáng)的效果。因此，在迎角Θ較小、不存在上游側(cè)的剝離點(diǎn)Pa的情況下，有驅(qū)動(dòng)擾亂施加部12b而產(chǎn)生漩渦VRb的意義。
[0146]在以上的實(shí)施方式中，表示了通過(guò)擾亂的施加而增大流的附著距離D的情況。這里，根據(jù)
【發(fā)明者】們的認(rèn)識(shí)，在特別高的雷諾數(shù)范圍中，有即使施加擾亂也達(dá)不到流部分性的附著的情況。但是，在此情況下，因?yàn)橛蓴_亂施加部12產(chǎn)生的橫漩渦的影響，促進(jìn)邊界層附近的運(yùn)動(dòng)量交換，能夠?qū)⒁詴r(shí)間平均觀察到的邊界層通過(guò)壁面拉近。在此情況下，到此為止記載的“附著距離”不一定表示附著的距離，還表示將流體拉近的距離即“拉近距離”。通過(guò)由擾亂施加部12將拉近距離的大小在時(shí)間上進(jìn)行切換，能夠與到此為止記載的實(shí)施方式同樣地以任意的定時(shí)產(chǎn)生漩渦。
[0147]可以考慮使用與擾亂施加部12同樣的裝置使剝離狀態(tài)變化為附著狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)升力的提高等。在上述實(shí)施方式中，沒(méi)有將使剝離狀態(tài)變化為附著狀態(tài)自身作為目的，而將使動(dòng)態(tài)失速渦以受控的狀態(tài)向剝離區(qū)域釋放、由漩渦帶來(lái)的效果作為目的。如果在雷諾數(shù)較低的條件下，將用于飛機(jī)的翼型設(shè)定為剛到失速角之后的迎角，在前緣使擾亂施加部12動(dòng)作，則能夠使處于剝離狀態(tài)的流變化為附著狀態(tài)，得到較高的升力。以往，目標(biāo)是盡量使該附著狀態(tài)持續(xù)。在上述實(shí)施方式中，即便是這樣的情況也將擾亂施加部12斷續(xù)地驅(qū)動(dòng)，從而切換控制剝離狀態(tài)和附著狀態(tài)，以利用此時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)失速渦的減壓、將翼向動(dòng)態(tài)失速渦的方向拉起為目的。
[0148](變形例I)
[0149]圖12A表示有關(guān)變形例I的漩渦產(chǎn)生裝置IOf。漩渦產(chǎn)生裝置IOf具有翼部件Ilf、擾亂施加部12a、12b。另外，控制部14省略了記載。
[0150]在圖12A中，表示翼部件Ilf的與流體F的流平行的截面形狀。翼部件Ilf具有比較帶有圓度的形狀的前緣111、比較尖銳的形狀的后緣112、和將前緣與后緣連結(jié)的曲線(xiàn)狀的突起113a、113b。在截面的周上，具有流體F流入的I個(gè)停滯點(diǎn)O和兩個(gè)剝離點(diǎn)Pa、Pb，在剝離點(diǎn)Pa、Pb的下游側(cè)伴隨著剝離區(qū)域。
[0151]停滯點(diǎn)O被配置在前緣111附近。但是，停滯點(diǎn)O的位置根據(jù)翼部件Ilf的相對(duì)于流的迎角而變化，并不一定與前緣111 一致。剝離點(diǎn)Pa是翼部件Ilf的突起113a上的流剝離的部位，被配置在突起113a上。剝離點(diǎn)Pa的位置根據(jù)翼部件Ilf的相對(duì)于流的迎角而變化。剝離點(diǎn)Pb是翼部件Ilf的突起113b上的流剝離的部位。剝離點(diǎn)Pb的位置不論翼部件Ilf相對(duì)于流的迎角如何，都與后緣112 —致。
[0152]擾亂施加部12a被配置在剝離點(diǎn)Pa的上游側(cè)。如果驅(qū)動(dòng)擾亂施加部12a，則通過(guò)對(duì)流施加擾亂，向邊界層導(dǎo)入紊亂。其結(jié)果，流的邊界層部分地附著，剝離點(diǎn)從點(diǎn)Pa變位到下游側(cè)的點(diǎn)Pa’。由此，從停滯點(diǎn)O到剝離點(diǎn)的附著距離OPa伸長(zhǎng)到附著距離OPa’。此外，如果將擾亂施加部12a的驅(qū)動(dòng)停止，則剝離點(diǎn)從Pa’位移到Pa。由此，從停滯點(diǎn)到剝離點(diǎn)的附著距離OPa’縮短為附著距離OPa。
[0153]根據(jù)這些附著距離D的伸長(zhǎng)或縮短，邊界層擺動(dòng)，由此，在上述流體的剝離區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)生在翼部件Ilf的翼寬方向上具有軸的漩渦(動(dòng)態(tài)失速渦)VR。
[0154]由于漩渦VR是與周邊的流體相比被減壓的狀態(tài)，所以在漩渦VR與翼部件Ilf之間作用相互吸引的力。如果利用該引力，則在漩渦VR在翼部件Ilf的附近流下的時(shí)間帶中，能夠?qū)⒁聿考蘒lf向漩渦VR的方向拉近、或?qū)⒘飨蛞聿考蘒lf的方向拉近。
[0155]如果將擾亂施加部12a斷續(xù)地反復(fù)控制，則能夠持續(xù)地?cái)嗬m(xù)產(chǎn)生漩渦VR。如果將持續(xù)地?cái)嗬m(xù)產(chǎn)生漩渦VR的狀態(tài)在時(shí)間平均上看，則在時(shí)間平均上在漩渦VR和翼部件Ilf上作用相互吸引的力。結(jié)果，在時(shí)間平均上，能夠?qū)⒁聿考蘒lf向漩渦VR的方向拉近、或?qū)⒘飨蛞聿考蘒lf的方向拉近。
[0156]通過(guò)這些作用，能夠使作用在翼部件Ilf上的升力或阻力在時(shí)間上變化、或使力矩在時(shí)間上變化。此外，能夠使流偏向、或使后游的剝離區(qū)域的大小變化。
[0157]此外，在如上述那樣使擾亂狀態(tài)斷續(xù)地變化的情況下，有使斷續(xù)控制的時(shí)間間隔相同而周期地變化的控制方法、和使時(shí)間間隔在時(shí)間上變化而控制的控制方法。在前者的情況下，能夠產(chǎn)生周期性的振動(dòng)或噪聲。在后者的情況下，能夠在抑制周期性的振動(dòng)或噪聲的同時(shí)得到其時(shí)間平均的效果、或使原本存在的周期性的振動(dòng)或噪聲的波譜變寬。也可以不是驅(qū)動(dòng)和停止，而通過(guò)將1、2的兩個(gè)狀態(tài)切換而使附著距離變化。
[0158]擾亂施加部12b被配置在剝離點(diǎn)Pb的上游側(cè)。如果驅(qū)動(dòng)擾亂施加部12b，則通過(guò)對(duì)流施加擾亂，向邊界層導(dǎo)入紊亂。結(jié)果，流的邊界層部分地附著，剝離點(diǎn)從點(diǎn)Pb位移到下游側(cè)的點(diǎn)Pb’。由此，從停滯點(diǎn)O到剝離點(diǎn)的附著距離OPb伸長(zhǎng)到附著距離OPb’。此外，如果將擾亂施加部12b的驅(qū)動(dòng)停止，則剝離點(diǎn)從Pb’變位到Pb。由此，從停滯點(diǎn)O到剝離點(diǎn)的附著距離OPb’縮短到附著距離OPb。
[0159]如以上這樣，從后緣112側(cè)也能夠釋放漩渦VR。該漩渦VR的效用是上述那樣的。如上述那樣，通過(guò)調(diào)整從兩個(gè)剝離點(diǎn)發(fā)出的漩渦VR的間隔以使漩渦VR能夠最穩(wěn)定地存在，從而能夠促進(jìn)漩渦VR的成長(zhǎng)、得到更大的效果。
[0160]這里，對(duì)漩渦產(chǎn)生裝置IOf具有擾亂施加部12a、12b這兩者的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但漩渦產(chǎn)生裝置IOf也可以?xún)H具有擾亂施加部12a、12b的一方。
[0161](變形例2)
[0162]圖12B表示有關(guān)變形例2的漩渦產(chǎn)生裝置10g。漩渦產(chǎn)生裝置IOg具有翼部件llg、擾亂施加部12a、12b。另外，控制部14省略了記載。
[0163]在圖12B中，表示翼部件Ilg的與流體F的流平行的截面形狀。翼部件Ilg具有比較帶有圓度的形狀的前緣111、比較帶有圓度的形狀的后緣112、將前緣與后緣連結(jié)的曲線(xiàn)狀的突起113a、113b。在截面的周邊上，具有流體F流入的I個(gè)停滯點(diǎn)O和兩個(gè)剝離點(diǎn)Pa、Pb，在剝離點(diǎn)Pa、Pb的下游側(cè)伴隨著剝離區(qū)域。
[0164]停滯點(diǎn)O被配置在前緣111附近。但是，停滯點(diǎn)O的位置根據(jù)翼部件Ilf的相對(duì)于流的迎角而變化，并不一定與前緣111 一致。剝離點(diǎn)Pa是翼部件Ilf的突起113a上的流剝離的部位，被配置在突起113a上。剝離點(diǎn)Pa的位置根據(jù)翼部件Ilf的相對(duì)于流的迎角而變化。剝離點(diǎn)Pb是翼部件Ilf的突起113b上的流剝離的部位，被配置在突起113b上。剝離點(diǎn)Pb的位置根據(jù)翼部件Ilf的相對(duì)于流的迎角而變化。
[0165]在漩渦產(chǎn)生裝置IOg中，除了剝離點(diǎn)Pb的位置根據(jù)翼部件Ilg的相對(duì)于流的迎角變化這一點(diǎn)以外，與漩渦產(chǎn)生裝置IOf是同樣的。
[0166](變形例3)
[0167]圖12C表示有關(guān)變形例3的漩渦產(chǎn)生裝置10h。漩渦產(chǎn)生裝置IOh具有翼部件llh、擾亂施加部12a、12b。另外，控制部14省略了記載。
[0168]在圖12C中，表示翼部件Ilh的與流體F的流平行的截面形狀。在翼部件Ilh中，具有比較帶有圓度的形狀的前緣111、比較有棱角的形狀的后緣112。翼部件Ilh的突起113a是將前緣111與后緣112連結(jié)的大致曲線(xiàn)形狀，但具有角部(截面的周部的一部分為折線(xiàn)狀)。翼部件Ilh的突起113b為將前緣111與后緣112連結(jié)的曲線(xiàn)形狀。
[0169]剝離點(diǎn)Pa的位置不論翼部件Ilf的相對(duì)于流的迎角如何，都被固定在突起113a的角部上。剝離點(diǎn)Pb的位置不論翼部件Ilf的相對(duì)于流的迎角如何，都被固定在后緣112上。
[0170]在漩渦產(chǎn)生裝置IOh中，除了剝離點(diǎn)Pa、Pb的位置無(wú)論翼部件Ilh的相對(duì)于流的迎角如何都被固定這一點(diǎn)以外，與漩渦產(chǎn)生裝置IOg是同樣的。由于剝離點(diǎn)Pa、Pb被固定，所以能夠根據(jù)距剝離點(diǎn)Pa、Pb的距離決定擾亂施加部12a、Pb及粗糙面的設(shè)置位置。
[0171]在以上的變形例中，表示了停滯點(diǎn)O的位置根據(jù)迎角而變化的例子。相對(duì)于此，在停滯點(diǎn)O的位置不根據(jù)迎角變化的情況下，也能夠發(fā)揮與這些變形例同樣的效果。例如，在具有銳角的前端的翼部件中，停滯點(diǎn)O的位置不根據(jù)迎角而變化。
[0172](實(shí)施例)
[0173]說(shuō)明實(shí)施例。圖13A?圖13F是在時(shí)間序列上表示使用翼部件11及利用放電的擾亂施加部12來(lái)產(chǎn)生漩渦VR時(shí)的狀態(tài)的圖。
[0174]翼部件11被配置在流速I(mǎi)Om的空氣(大氣)的流之中(空洞內(nèi))。此時(shí)，仰角θ=25°，失速角 α=18°。
[0175]這里，在電極21,22間，以間隔T (=Tl+T2=80msec=l/f=l/12.5Hz)重復(fù)持續(xù)時(shí)間T2 (8msec)的開(kāi)啟狀態(tài)、持續(xù)時(shí)間Tl (72msec)的關(guān)閉狀態(tài)。
[0176]開(kāi)啟狀態(tài):施加正弦波(電壓Vp2=4.5kV，頻率f2=15kHz)
[0177]關(guān)閉狀態(tài):無(wú)電壓施加
[0178]使用粒子圖像測(cè)速計(jì)(PIV:Particle Image Velocimetry),計(jì)測(cè)出翼部件11的周?chē)牧黧w的流動(dòng)。
[0179]圖13A?圖13F相對(duì)于開(kāi)啟狀態(tài)的開(kāi)始時(shí)，分別與時(shí)刻= — 5，0，5，10，12，15ms對(duì)應(yīng)。
[0180](I)在開(kāi)啟狀態(tài)的開(kāi)始前及開(kāi)始的瞬間(t= 一 5ms，0ms)，由于仰角Θ比失速角α大，所以邊界層L從翼部件11剝離，產(chǎn)生剝離剪切層(參照?qǐng)D13Α、12Β)。
[0181](2)在開(kāi)啟狀態(tài)開(kāi)始后經(jīng)過(guò)5ms時(shí)(t=5ms)，在翼部件11上附著有邊界層L (參照?qǐng)D13C)。即，隨著附著距離D的從小向大的變化，產(chǎn)生漩渦VR1。
[0182](3)在開(kāi)啟狀態(tài)開(kāi)始后經(jīng)過(guò)IOms時(shí)(t=10ms)，附著距離D變得更大，產(chǎn)生漩渦VR2(參照?qǐng)D13D)?？梢哉J(rèn)為漩渦VRl流走了。
[0183](4)在開(kāi)啟狀態(tài)開(kāi)始后經(jīng)過(guò)12ms時(shí)(t=12ms)，附著距離D變得更大，漩渦VR2成長(zhǎng)(參照?qǐng)D13E)。
[0184](5)在開(kāi)啟狀態(tài)開(kāi)始后經(jīng)過(guò)15ms時(shí)(t=15ms)，漩渦VR2在下游看不到流動(dòng)(參照?qǐng)D 13F)。
[0185]如以上可知，通過(guò)由放電使附著距離D變化，能夠產(chǎn)生漩渦VR。
[0186]以上說(shuō)明了幾個(gè)實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式只是例示，并不意味著限定本發(fā)明的范圍。事實(shí)上，這里給出的實(shí)施方式可以通過(guò)各種形態(tài)實(shí)施，而且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下能夠?qū)@里給出的實(shí)施方式的形態(tài)進(jìn)行各種省略、替代及變更。權(quán)利要求書(shū)和其等價(jià)物覆蓋本發(fā)明的范圍及主旨內(nèi)的這些實(shí)施方式的形態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于，具備: 與流體的流接觸的部件，該部件在與該流平行的截面的周部上具有該流體流入的停滯點(diǎn)、和分別伴隨著第I剝離流域、第2剝離流域的第I剝離點(diǎn)、第2剝離點(diǎn)； 擾亂施加部，對(duì)上述第I剝離點(diǎn)的上游施加擾亂，使上述流的邊界層部分地附著；以及控制部，對(duì)由上述擾亂施加部進(jìn)行的擾亂的施加進(jìn)行時(shí)間上的控制，使上述第I剝離點(diǎn)的位置變化，切換從上述停滯點(diǎn)到上述第I剝離點(diǎn)的附著距離，使上述邊界層擺動(dòng)，由此使上述剝離區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生在上述部件的翼寬方向上具有軸的動(dòng)態(tài)失速渦。
2.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 上述擾亂施加部具有: 第I電極，與上述流體接觸； 第2電極，經(jīng)由電介體而與上述流體接觸；以及 電源，對(duì)上述第1、第2電極間施加電壓，使這些電極間產(chǎn)生放電。
3.如權(quán)利要求2所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 上述第I電極、上述第2電 極分別被配置在上述流體的流的上游側(cè)及下游側(cè)、或下游側(cè)及上游側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 上述擾亂施加部具有: 振動(dòng)產(chǎn)生器,對(duì)上述流體施加振動(dòng)；以及 電源，使上述振動(dòng)產(chǎn)生器產(chǎn)生振動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 上述擾亂施加部具有: 聲波產(chǎn)生器，對(duì)上述流體施加聲波；以及 電源，使上述聲波產(chǎn)生器產(chǎn)生聲波。
6.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 上述部件具有從上述剝離點(diǎn)起沿著上述流的下游形成的粗糙面。
7.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 上述控制部控制上述擾亂施加部，以使相互不同的第I附著距離、第2附著距離交替地切換。
8.如權(quán)利要求7所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 還具備計(jì)測(cè)流體相對(duì)于上述部件的相對(duì)速度的計(jì)測(cè)部； 上述控制部基于計(jì)測(cè)出的上述相對(duì)速度，控制上述切換的頻率。
9.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 根據(jù)與上述剝離點(diǎn)對(duì)應(yīng)的上述漩渦的產(chǎn)生，產(chǎn)生與上述第2剝離點(diǎn)對(duì)應(yīng)的第2漩渦。
10.如權(quán)利要求9所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 還具備對(duì)上述第2剝離點(diǎn)的上游施加擾亂、使上述流動(dòng)的邊界層部分地附著的第2擾亂施加部； 上述控制部將上述擾亂施加部及上述第2擾亂施加部同步地控制，使上述漩渦及上述第2漩渦同步地產(chǎn)生。
11.如權(quán)利要求10所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于，上述控制部使上述漩渦及上述第2漩渦大致同時(shí)產(chǎn)生。
12.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 上述漩渦具有與上述流的方向垂直的軸、和與上述剝離的邊界層中的渦度相同符號(hào)的渦度。
13.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 當(dāng)上述漩渦通過(guò)上述部件的附近時(shí)，上述部件被向上述漩渦拉近。
14.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 當(dāng)上述漩渦通過(guò)上述部件的附近時(shí)，上述流體被向上述部件拉近。
15.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 上述控制部對(duì)由上述擾亂施加部進(jìn)行的擾亂的施加進(jìn)行時(shí)間上的控制，通過(guò)使多個(gè)漩渦斷續(xù)地產(chǎn)生，使后游區(qū)域變小。
16.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 上述控制部對(duì)由上述擾亂施加部進(jìn)行的擾亂的施加進(jìn)行時(shí)間上的控制，通過(guò)使多個(gè)漩渦斷續(xù)地產(chǎn)生，將流體 噪聲降低。
17.如權(quán)利要求1所述的漩渦產(chǎn)生裝置，其特征在于， 上述控制部對(duì)由上述擾亂施加部進(jìn)行的擾亂的施加進(jìn)行時(shí)間上的控制，使間隔不同的多個(gè)漩渦斷續(xù)地產(chǎn)生。
18.—種漩渦產(chǎn)生方法，其特征在于，具備如下工序: 將部件配置到流體的流中、形成該流的邊界層在從剝離點(diǎn)到上述部件的后緣之間剝離、不附著的狀態(tài)的工序； 對(duì)上述剝離點(diǎn)或其上游的上述流的邊界層施加擾亂、產(chǎn)生邊界層的附著、將距上述剝離點(diǎn)的附著距離切換的工序；以及 對(duì)應(yīng)于上述附著距離的切換而在流體內(nèi)產(chǎn)生漩渦的工序。
19.如權(quán)利要求18所述的漩渦產(chǎn)生方法，其特征在于， 通過(guò)對(duì)接觸在上述流體上的第I電極與經(jīng)由電介體接觸在上述流體上的第2電極之間施加電壓，使這些電極間產(chǎn)生放電，來(lái)施加上述擾亂。
20.如權(quán)利要求18所述的漩渦產(chǎn)生方法，其特征在于， 通過(guò)對(duì)上述流體施加振動(dòng)或聲波，來(lái)施加上述擾亂。
【文檔編號(hào)】B64C23/06GK103963964SQ201410043797
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月1日
【發(fā)明者】田中元史, 大迫俊樹(shù), 鹽田和則, 松田壽, 內(nèi)田龍朗, 志村尚彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝