低レイノルズ数における平板翼の空力特性

Abstract

Using the closed circuit wind tunnel, the aerodynamic characteristic of plate wing was investigated changing the Reynolds numbers from 2,000 to 20,000. Four plate wings were prepared. The wing chord of them was 30 mm, and the thickness was 1 mm. And each aspect ratio was 2,4,6 and 8. Through the wind tunnel experiments using four wings, the lift coefficient and the drag coefficient were discussed. Four points of Reynolds number, from 3,400 to 7,300 with a gap of 1,300, were plotted on the one chart as a function of attack angle. For the lift coefficient the lifting line theory was used as the base of comparison. Under four deg of attack angle, they matched to the analytical values, but above it the smaller the Reynolds number become and the bigger the aspect ratio become, the bigger the lift coefficient will be. In the case of the aspect ratio of eight and the Reynolds number 3,400 it became 1.3 times as much as that of analytical value. This result shows the existence of the separation vortex has much effect to the lift coefficient. To explain, the wingtip vortex deform the separation vortex when the aspect ratio is small on the contrary when it is big the wing vortex can't. So it reduced the maximum value of the lift coefficient. And the smaller the Reynolds number become, the larger the drag coefficient will be. The plotted graph showed no stalling event occurred. And also showed at zero attack angle that the drag coefficient was about 1.5 to 2.0 times as much as that of analytical value from the boundary layer equation. This shows the drag of pressure is large.

回流型風洞を用いて、レイノルズ数2,000から20,000までの範囲で平板翼の空力特性を調べた。試験翼としては、翼弦30mm、翼厚1mm、縦横比2,4,6,8の4ケースの平板翼を使用し、実験結果より揚力係数、抗力係数について考察を行った。結果はレイノルズ数3,400から7,300まで1,300間隔で4ケース分まとめてグラフ化した。揚力係数に関しては、揚力線理論を基準として比較、迎角4度以下ではほぼ直線で理論値に近いが4度を超えると、レイノルズ数が小さいほど、また縦横比が大きいほど理論値より大きくなっているのが確認された。特に縦横比8、レイノルズ数3,400では理論値の1.3倍まで増加している。このことから剥離泡の存在が揚力特性に大きな影響を与えていると考えられる。縦横比を大きくすると翼端渦による翼面への影響が小さく、反対に小さくするとその影響は大きく、剥離泡が打ち消されてしまい、その結果揚力最大値が上昇しなくなっていると考えられる。また抗力係数に関しては、4ケースすべてに、レイノルズ数の低下とともに増大する傾向がみえる。またグラフから一般にいわれる失速という現象が起こっていないことが分かる。迎角0度時の抗力係数が、境界層方程式で得られる値の1.5?2.0であり、圧力抗力が大きいことが推測される。