JP6208030B2 - 渦発生装置および渦発生方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は，渦発生装置および渦発生方法に関する。

流体力学において，動的失速渦（ＤＳＶ（Dynamic stall vortex））が知られている。動的失速渦は，例えば，流体の流れに対する，翼の迎え角を，静的失速角を挟んで，振動させたときに発生する。この場合，迎え角が静的失速角を越えても，揚力は減少せず（失速せず），増大してゆく。このとき，動的失速渦が発生し，この渦の負圧により，大きな揚力が発生していると考えられる。

しかし，翼の迎え角を，静的失速角を越えて，ある程度以上に大きくすると，揚力が最大に達した後，急激に低下して完全失速に陥る。このとき，動的失速渦は発生せず，従って，動的失速渦による負圧も存在しない状態となる。

このように動的失速渦は，大きな揚力を発生させる一方，揚力の不安定の原因ともなる。このため，航空機（固定翼機，回転翼機等），風車等，翼への揚力を用いる技術分野においては，動的失速が発生しないように（言い換えれば，動的失速渦が発生しないように），翼の迎え角が失速角より十分小さくなるように，設計するのが一般的である（特許文献１参照）。

しかしながら，動的失速渦の発生を制御できれば，動的失速渦の特徴（高い非定常負圧力等）を利用して，種々の処理（例えば，物体への力の印加，気体の混合の促進）を行うことが可能となる。

米国特許公報第６２６７３３１号

本発明は，迎角を動的に変化させることなく，渦の発生が可能な，渦発生装置および渦発生方法を提供することを目的とする。

実施形態の渦発生装置は，流体の流れに接する部材であって，この流れに平行な断面の周上に，この流体が流入する，よどみ点と，第1，第２の剥離流域をそれぞれ伴う，第1，第２の剥離点と，を有する部材と，前記第1の剥離点の上流に擾乱を印加し，前記流れの境界層を部分的に付着させる擾乱印加部と，前記擾乱印加部による擾乱の印加を時間的に制御して，前記第1の剥離点の位置を変化させ，前記よどみ点から前記第１の剥離点までの付着距離を切り替え，前記境界層を搖動させることにより，前記剥離領域内に，前記部材の翼幅方向に軸をもつ動的失速渦を発生させる制御部と，を備える。

迎角θと揚力係数Ｋの関係を表すグラフである。 翼Ｗと境界層Ｌの関係の一例を表す模式図である。 翼Ｗと境界層Ｌの関係の一例を表す模式図である。 翼Ｗと境界層Ｌの関係の一例を表す模式図である。 第１の実施形態に係る渦発生装置１０を表す模式図である。 擾乱印加部１２の内部構成の一例を表す模式図である。 擾乱印加部１２の内部構成の一例を表す模式図である。 擾乱印加部１２の内部構成の一例を表す模式図である。 擾乱印加部１２の駆動波形Ｖの一例を表すグラフである。 第２の実施形態に係る渦発生装置１０ａを表す模式図である。 第２の実施形態に係る渦発生装置１０ａを表す模式図である。 第２の実施形態の変形例に係る渦発生装置１０ｂを表す模式図である。 第２の実施形態の変形例に係る渦発生装置１０ｂを表す模式図である。 擾乱印加部１２ａ，１２ｂの駆動波形Ｖａ，Ｖｂの一例を表すグラフである。 第３の実施形態に係る渦発生装置１０ｃを表す模式図である。 第３の実施形態の変形例に係る渦発生装置１０ｄを表す模式図である。 第４の実施形態に係る渦発生装置１０ｅを表す模式図である。 変形例１に係る渦発生装置１０ｆを表す模式図である。 変形例２に係る渦発生装置１０ｇを表す模式図である。 変形例３に係る渦発生装置１０ｈを表す模式図である。 翼部材１１での渦の発生実験の結果を表す図である。 翼部材１１での渦の発生実験の結果を表す図である。 翼部材１１での渦の発生実験の結果を表す図である。 翼部材１１での渦の発生実験の結果を表す図である。 翼部材１１での渦の発生実験の結果を表す図である。 翼部材１１での渦の発生実験の結果を表す図である。

以下，図面を参照して，実施形態を詳細に説明する。

（動的失速時の渦）
まず，動的失速時に発生する渦（動的失速渦（ＤＳＶ（Dynamic stall vortex）））について，説明する。後述する本実施形態では，動的失速渦ＤＳＶに対応する渦ＶＲの生成が可能となる。

図１は，翼Ｗの迎角（翼弦線と一様流のなす角）θと揚力係数Ｋの関係を表すグラフである。グラフＧ１，Ｇ２はそれぞれ，静的な翼Ｗ（迎角θが一定または比較的低速で変化する場合），動的な翼Ｗ（迎角θが比較的高速で変化する場合）に対応する。

翼Ｗが静的な場合（グラフＧ１），静的失速が起きる。迎角θが失速角αｓより小さい領域では，揚力係数Ｋ（揚力）は迎角θにほぼ比例して増加する。このとき，図２Ａのように，翼Ｗの背面（負圧面）に沿って，流れの境界層Ｌが配置される。迎角θをさらに増加させ，失速角αｓになると，揚力係数Ｋは急激に低下する（失速）。このとき，図２Ｂのように，翼Ｗの背面から境界層Ｌが剥がれ（剥離せん断層），これが揚力係数Ｋの低下の原因となる。即ち，流れによる負圧が翼に印加されない状態となる。

一方，翼Ｗが動的な場合（グラフＧ２），動的失速が起きる。ここでは，静的な場合と同一形状の翼Ｗを用いて，失速角αｓを中心にして，迎角θを±α０の範囲で正弦振動させている。

迎角θ＝（αｓ−α０）から出発して，迎角θを増加させると，揚力係数Ｋは増加する。迎角θが失速角αｓに達しても揚力係数Ｋは減少しない。逆に，静止場での最大揚力係数Ｋｍａｘに比べて，このときの揚力係数Ｋは大幅に増加し，最大点に達する（状態Ｓ１）。

しかし，さらに迎角θを増加させると，揚力係数Ｋは大幅に低下して，完全失速の状態に陥る（状態Ｓ２）。完全失速に達した後は，迎角θを減少させても揚力係数Ｋは低い状態で推移する。迎角θを十分に低下させることで，揚力係数Ｋは，静止場での揚力係数Ｋに近づく。

図２Ｃのように，状態Ｓ１では，翼Ｗの前縁付近において，剥離せん断層（境界層Ｌ）の渦度と同じ符号で，大きな渦度の動的失速渦ＤＳＶが発生する。発生した動的失速渦ＤＳＶは，主流方向に流れる。

動的失速渦ＤＳＶが大きな負圧を持つため，翼Ｗの背面が上方に引き上げられ，大きな揚力が発生すると考えられる。しかし，動的失速渦ＤＳＶが翼Ｗの背面上を過ぎて後方に流れ去ると，流れは図２Ｂのような状態となる。このとき，図１の状態Ｓ２に示すように，揚力は急激に低下する。

以上のように，動的失速渦ＤＳＶは，翼Ｗの迎角θを変化させたときに発生し，大きな揚力をもたらすと共に，揚力の不安定性の原因ともなる。以下の実施形態では，翼Ｗの迎角θを動的に変化させること無く，動的失速渦ＤＳＶに対応する渦ＶＲを発生することが可能となる。

（第１の実施形態）
図３に示すように，第１の実施形態に係る渦発生装置１０は，流体Ｆの流れ中に配置したときに，渦ＶＲを発生する装置であり，翼部材１１，擾乱印加部１２，流速計測部１３，制御部１４を有する。

流体Ｆは，例えば，大気，不活性ガス（希ガス（例えば，アルゴンガス），窒素ガス），反応性ガス（可燃性ガス（例えば，燃料ガス），酸化性ガス（例えば，酸素ガス）），二酸化炭素ガス等の気体およびこれらの気体の混合物である。

渦ＶＲは，流体Ｆが回転して発生する渦巻き状のパターンであり，動的失速渦ＤＳＶに対応する。後述のように，翼部材１１を流体Ｆの流れ中に配置し，静的失速の状態としておき，擾乱印加部１２で流体Ｆの流れを擾乱することで，渦ＶＲが発生する。

翼部材１１は，前縁１１１，後縁１１２，突起１１３を有する。ここでは，翼部材１１の下部を省略している。即ち，ここでは，翼部材１１の下部の形状を問わないものとする。なお，翼部材１１は，紙面に垂直な方向の翼幅を有する。

前縁１１１，後縁１１２はそれぞれ，翼部材１１の最上流，最下流に配置される部位である。即ち，流体Ｆは翼部材１１上の前縁１１１から流入し，後縁１１２から流出する。

突起１１３は，前縁１１１，後縁１１２の間に配置され，突出する部位である。この実施形態では，突起１１３が鋭角の角部を有し，迎角を変更しても，後述の剥離点Ｐが突起１１３の角部に固定されている。ここでは，剥離点Ｐから流れの下流に沿って，突起１１３上に粗面Ｓｒが形成されている。即ち，突起１１３の表面が粗面化されている。これは，後述の擾乱印加部１２による擾乱の効果を高め，境界層Ｌ（剥離せん断層）の乱流化を促進する。その結果，擾乱印加部１２の動作中での境界層Ｌの付着距離Ｄの拡大が容易となる。なお，図３に示すように，流体Ｆが流入するよどみ点Ｏから剥離点Ｐまでの表面に沿った距離を付着距離Ｄと定義する。

流れが粗面Ｓｒの影響を受け，擾乱印加部１２より印加される擾乱の効果が拡大されることで，擾乱印加の有無による付着距離Ｄの差が大きくなる。この結果，より強い渦ＶＲを放出することができる。但し，粗面Ｓｒは剥離点Ｐからある程度の距離Ｘを取ることが好ましい。仮に，距離Ｘ＝０とすると，擾乱印加部１２がＯＦＦ状態のときでも，粗面Ｓｒが流れに影響を与え，付着距離Ｄを小さい状態に保つことが困難となる畏れがある。即ち，擾乱印加の有無による付着距離Ｄの差が小さくなり，強い渦ＶＲを放出することが困難となる。

突起１１３から後縁１１２にかけて，翼部材１１の迎角θは，失速角αより大きいものとする。即ち，翼部材１１は，静的な失速状態にある。

このとき，翼部材１１の近傍には，高速域Ａ１，低速域Ａ２を区分する境界層Ｌ（Ｌ１）が存在する。高速域Ａ１は，比較的高速な，流体Ｆの主流が流れる領域である。低速域Ａ２は，流体Ｆの主流が流れない剥離領域であり，主流に比べて，低速域Ａ２での流体Ｆの流速は低い。

失速状態のとき，流体Ｆの境界層Ｌ１は，突起１１３に配置される剥離点Ｐにおいて，翼部材１１の表面から剥離する。この境界層Ｌの剥離によって，流体Ｆによる翼部材１１の上面への負圧が低減され，揚力係数Ｋが低下する。

剥離した境界層Ｌ１は，剥離せん断層となり，高速域Ａ１から低速域Ａ２に亘る速度分布を有する。この速度分布の結果，剥離せん断層（境界層Ｌ）にせん断力が発生する。このせん断力の結果，境界層Ｌ１の流体Ｆの流れは，渦度（回転成分）を有することになる。

擾乱印加部１２は，翼部材１１上の，剥離点Ｐの上流に配置され，境界層Ｌ１（剥離せん断層）に擾乱を印加する。この擾乱の印加により，剥離点Ｐで剥離した境界層Ｌの部分的な付着が可能となる。部分的な付着とは，剥離点から後縁１１２までにわたる付着ではなく，剥離点から一定の距離の間の付着で十分であることを意味する。擾乱の印加の効果で部分的に付着した後，再度剥離してもよい。このような場合でも，擾乱印加の有無により，付着距離Ｄの大小を変化させることで，渦ＶＲを放出可能となる。

擾乱印加部１２のＯＦＦ状態のときの境界層Ｌ１は，剥離点Ｐで翼部材１１から剥離し，後縁１１２までの間で，翼部材１１に付着していない。一方，擾乱印加部１２のＯＮ状態のときの境界層Ｌ２は，剥離点Ｐから距離ΔＤ離れた箇所（剥離点Ｐ’）で翼部材１１から剥離している。このように，擾乱印加部１２のＯＦＦ，ＯＮを切り替えることで，境界層Ｌ１，Ｌ２が切り替わり，渦ＶＲが発生する。なお，この詳細は，後述する。

擾乱印加部１２は，放電，振動，音波等，種々の手法で，擾乱を印加できる。

（１）放電による擾乱の印加
図４Ａは，放電を用いた擾乱印加部１２ａの一例を表す。
擾乱印加部１２aは，電極２１，２２，放電用電源２３を有する。電極２１，２２は，翼部材１１上またはその内部に配置される。

ここでは，電極２１の表面（上面）が，翼部材１１の表面と同一面となっている。即ち，電極２１の表面が流体Ｆと接触している。但し，電極２１は，その表面を露出しないように，翼部材１１内に埋設されてもよい。

電極２２は，電極２１から流体Ｆの流れ方向にずらして配置され，翼部材１１内に埋設される。電極２２は，電極２１よりも翼部材１１の表面から深く埋設されている。

放電用電源２３は，電極２１，２２との間に電圧（例えば，交流電圧（一例として，正弦波電圧））を印加する。電極２１，２２間に電圧が印加されることで，電極２１，２２間に放電（ここでは，誘電体バリア放電）が発生する。この放電により，剥離せん断層（境界層Ｌ）に擾乱が印加される。

ここでは，電極２１，２２が翼部材１１上に備えられている。そのため，翼部材１１は，誘電材料で構成される。誘電材料は，特に限定されるものではなく，公知な固体の誘電材料で構成される。この誘電材料は，例えば，アルミナやガラス，マイカなどの無機絶縁物，ポリイミド，ガラスエポキシ，ゴムなどの有機絶縁物を適宜に選択して使用できる。

放電用電源２３によって，電極２１，２２の間に電圧を印加し，流体Ｆの放電（ここでは，誘電体バリア放電）を発生させる。即ち，流体Ｆの分子が，イオンと電子に分離し，プラズマとなる。このイオンが，電極２１，２２の間の電界で加速され，その力が流体に伝達されることで，表面に沿ったプラズマ誘起流が発生する。

電極２１，２２間に交流高電圧を印加すると，この交流の周期に対応する速度変動が流体に誘起され，流体Ｆの境界層Ｌに擾乱が印加される。

時間平均では，露出された（あるいは埋め込み深さが浅い）電極２１から被覆された（あるいは埋め込み深さが深い）電極２２へと向かうプラズマ誘起流が発生する。

電極２１，２２をそれぞれ，上流側，下流側に配置すると，流体Ｆの流れる方向と放電によって誘起される流れの方向は一致する。一方，電極２１，２２をそれぞれ，下流側，上流側に配置すると，流体の流れる方向と放電によって誘起される流れの方向は逆となる。

このいずれでも，剥離せん断層（境界層Ｌ１）に擾乱を印加することができる。

流体Ｆの流れる方向と垂直な方向のプラズマ誘起流により，流体Ｆの境界層Ｌに擾乱を印加することで，渦ＶＲを発生させることができる。この場合，電極２１，２２間を結ぶ線分が，流体Ｆの流れる方向と垂直となる。

流体Ｆの流れる方向に対して，プラズマ誘起流の方向をいずれとしても（例えば，４５°方向），渦ＶＲの発生が可能である。

（２）振動による擾乱の印加
図４Ｂは，振動を用いた擾乱印加部１２ｂの一例を表す。擾乱印加部１２ｂは，振動子３１，振動用電源３２を有する。

振動子３１は，翼部材１１上またはその内部に配置される。ここでは，振動子３１の表面（上面）が，翼部材１１の表面と同一面となっている。但し，振動子３１は，その表面を露出しないように，翼部材１１内に埋設されてもよい。

振動用電源３２は，振動子３１に交流電圧（例えば，正弦波電圧）を印加する。振動子３１に交流電圧が印加されることで，振動子３１が振動する。この振動により，剥離せん断層（境界層Ｌ１）に擾乱が印加される。

（３）音波による擾乱の印加
図４Ｃは，音波を用いた擾乱印加部１２ｃの一例を表す。擾乱印加部１２ｃは，音波発生器４１，音波発生用電源４２を有する。

音波発生器４１は，例えば，スピーカであり，翼部材１１内部の空洞４３内に配置される。

音波発生用電源４２は，音波発生器４１に交流電圧（例えば，正弦波電圧）を印加する。音波発生器４１に交流電圧が印加されることで，音波発生器４１から音波が発生し，空洞４３の開口４４から放出される。この音波により，剥離せん断層（境界層Ｌ１）に擾乱が印加される。
（擾乱による付着距離Ｄの拡大）

次に，境界層（剥離せん断層）への擾乱の印加による付着距離Ｄの変化につき説明する。

翼部材１１の迎角θが大きいと，流体Ｆの流れが突起１１３を通過する際に横渦（翼長方向に軸をもつ渦）が発生し，この横渦が流れ方向に断続的に放出される。この状態の流れ場は，突起１１３の下流側において，付着した状態と，剥離した状態を交互に繰り返す，非定常な状態となっている。

この横渦が，下流に流れるにつれ，合体，成長し，境界層Ｌが厚くなり，剥離点Ｐにおいて大規模な剥離泡として放出され，境界層Ｌが剥離する（剥離せん断層の形成）。剥離点Ｐの位置は，翼部材１１の形状や主流の速度などによって定まる。

このとき，擾乱印加部１２により擾乱を印加することで，剥離せん断層（境界層Ｌ）内が乱流に遷移し，高速部分と低速部分の運動量の交換が進み，境界層の低速部分が加速される。剥離せん断層（境界層Ｌ）内での速度分布が改善されることで，大規模な剥離が抑えられ，気流の流れは翼表面に沿って付着するように流れる。剥離点Ｐで剥離していた境界層Ｌが剥離点Ｐから距離ΔＤの剥離点Ｐ’まで付着するようになる（図３における境界層Ｌ１から境界層Ｌ２への遷移）。即ち，付着距離がＤからＤ’（＝Ｄ＋ΔＤ）まで大きくなっている。

ここで，交流電圧での放電によりプラズマ誘起流を発生させることで，擾乱を印加する場合を考える。このとき，プラズマ誘起流が交流電圧の周波数に合わせて周期的に変動することで，渦が発生する。この渦と剥離せん断層から放出される渦が融合して横渦が次々に形成され，これら横渦間での干渉により，細かな縦渦が誘起される。このように形成された細かな縦渦が境界層Ｌ（剥離せん断層）内を乱流化し，その中での運動量の混合を促進することで，剥離が抑えられ，付着距離Ｄが増大すると考えられる。

なお，既述のように，突起１１３上に粗面Ｓｒが形成されている。粗面は，それが無いときの付着距離Ｄより上流側から開始され，距離Ｘにわたって形成されている。この粗面Ｓｒは，擾乱印加部１２による擾乱の効果をより高め，境界層Ｌ（剥離せん断層）の乱流化を促進し，境界層Ｌの付着距離の拡大が容易となる。但し，突起１１３上に粗面Ｓｒが形成されていなくても，擾乱印加部１２による擾乱による，境界層Ｌの付着距離の拡大は可能である。既述のように，この場合（粗面Ｓｒがない場合）の付着距離Ｄ０は，粗面Ｓｒがある場合の付着距離Ｄより，一般に小さい。

制御部１４は，擾乱印加部１２による擾乱の状態（強度や方向）を時間的に制御する。擾乱の強度や方向を変化させることで，付着距離Ｄを調整できる。制御部１４は，例えば，放電用電源２３に印加する電圧波形を制御することで，擾乱の強度を変化できる。

図５は，擾乱の強度を周期的に変化させるために，電極２１，２２間に印加される電圧波形（擾乱印加部１２の駆動波形）Ｖの一例を表す。

この電圧波形Ｖは，パルス変調波形であり，時間Ｔ１のＯＦＦ状態，時間Ｔ２のＯＮ状態が周波数ｆの周期（間隔Ｔ（＝Ｔ１＋Ｔ２＝１／ｆ））で繰り返される。ＯＦＦ状態では，電極２１，２２間に電圧が印加されない（電圧Ｖ１＝０［Ｖ］）。ＯＮ状態では，電極２１，２２間にピーク電圧Ｖｐ２，周波数ｆ２の高電圧交流電圧が印加される。

ここでは，擾乱印加部１２の駆動状態をＯＦＦ状態，ＯＮ状態の２状態（状態１，２）としている。しかし，状態１，２としては，付着距離Ｄの大小が異なれば足りる。大小の差を出すためには，状態１，２それぞれに，例えば，互いにピーク電圧が異なる交流電圧波形を用いても良い。また，状態１，２それぞれに，互いに周波数の異なる交流電圧波形を用いても良い。

このように，状態１，２において，付着距離Ｄの大小が異なるように，擾乱印加部１２による擾乱の状態（強度や方向）が適宜に設定される。

次のように，擾乱印加部１２が駆動されることで，渦ＶＲが発生する。

まず，図５の時刻ｔ１において，擾乱印加部１２は状態１に保持され，その後に付着距離Ｄが小さい状態となる。時刻ｔ２において，擾乱印加部１２は状態２に切り替えられ，その後に境界層が乱流化して付着状態となり，付着距離Ｄが大きくなる。次に時刻ｔ３において，擾乱印加部１２を状態１に切り替わると，境界層が急激に層流化して剥離状態となり，付着距離Ｄが再び小さくなる。

なお，後述の実施例に示すように，擾乱印加部１２の状態の変化時（時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３）から付着距離Ｄが変化するまで，ある程度（約数ｍｓｅｃ）のタイムラグがある。

我々は，付着距離Ｄが急激に変化するときに，動的失速渦ＤＳＶに対応する渦ＶＲが放出されることを見出した。即ち，付着距離Ｄが大から小へ，または小から大へと変化する際に，渦ＶＲが放出される。さらに，この大小の差が大きいほど強い渦ＶＲが放出される。この渦ＶＲは，主流とともに，下流に流れる。

この渦ＶＲは，境界層Ｌの動的な揺動により発生するものであり，動的失速渦ＤＳＶに対応する。渦ＶＲは，動的失速渦ＤＳＶと同様，流体Ｆの流れる方向と垂直な軸と，剥離せん断層の渦度と同じ符号の渦度を有する，２次元的な渦である。図３において，渦ＶＲは，紙面に垂直な軸（翼部材１１の翼幅方向の軸）を持ち，右巻きの渦である。特に，付着距離が大から小へ変化するときに，右巻きの渦が強くなる傾向があることが発明者らの実験により見出された。

図５のように，状態１，２を繰り返し，付着距離Ｄを段階的に変化させることで，付着距離Ｄの切り替わりに対応して，境界層内に連続的に渦ＶＲを放出できる。ここでは，状態１，２を周期的に繰り返して連続的に渦ＶＲを放出する例を示したが，用途によっては周期的である必要はない。渦を発生させるためには，周期的である必要は無く，付着距離Ｄを変化させることで，任意のタイミングで渦を放出できる。

このように，付着距離Ｄを段階的に変化させることで，翼の迎角θを動的に変化させたり，はばたいたりすることなしに，境界層内に動的失速渦ＤＳＶを任意のタイミングで放出することが可能になる。

この渦ＶＲを翼部材１１表面上に連続的に流下させることで，種々の処理が可能となる。例えば，翼部材１１を上方に引き上げたり，翼部材１１の表面に沿って流体を流したりすることができる。また，気体の混合を促進することで，燃焼や熱交換の効率を高めることができる。さらに，流体の組織構造を破壊することで，騒音や振動を低減できる。即ち，移動体，燃焼機関，熱交換器等，種々の流体機器の効率や，安全性・快適性を向上できる。

流速計測部１３は，例えば，ピトー管であり，翼部材１１に対する流体Ｆの相対速度ｖｒを計測する。

制御部１４は，計測された相対速度ｖｒに応じて，状態１，２の切り替えの周波数ｆ（図５参照）を制御する。

渦ＶＲの効果は，翼部材１１上に存在する渦ＶＲの個数によって左右される。制御部１４は，計測された相対速度ｖｒから翼部材１１上の渦ＶＲの移流速度ｖｉを求め，翼部材１１上での渦ＶＲの個数が適切となるように，周波数ｆを制御する。

例えば，相対速度ｖｒと移流速度ｖｉの関係を実験等により導出し，この関係を表すテーブルを制御部１４に記憶させる。この結果，制御部１４が相対速度ｖｒから移流速度ｖｉを求めることが可能となる。

また，相対速度ｖｒと適切な駆動周波数ｆの関係を表すテーブルを制御部１４に記憶させても良い。この場合，このテーブルを利用して，相対速度ｖｒから周波数ｆを直接決定することができる。

相対速度ｖｒに替えて，翼部材１１の背面での流体Ｆの圧力（動圧）やその他の状態量から周波数ｆを決定してもよい。また，渦ＶＲの移流速度ｖｉを，相対速度ｖｒからではなく，流体Ｆの圧力（動圧）等から算出しても良い。この場合，流速計測部１３に替えて，例えば，圧力を計測する圧力計測部が用いられる。また，例えば，圧力と適切な駆動周波数ｆの関係を表すテーブルが制御部１４に記憶される。

（第２の実施の形態）
図６Ａ，図６Ｂは，第２の実施形態に係る渦発生装置１０ａを示す。渦発生装置１０ａは，翼部材１１a，擾乱印加部１２，流速計測部１３，制御部１４を有する。

翼部材１１ａは，前縁１１１，後縁１１２，突起１１３ａ，１１３ｂを有する。

流体Ｆの流れに平行な断面内に，２つの剥離点Ｐａ，Ｐｂ（突起１１３ａ，１１３ｂに対応）が存在する。また，剥離点Ｐａ，Ｐｂを含む翼部材１１ａの形状が，流れに平行な平面Ｐｆに対して略対称とする。

図６Ａ，図６Ｂでは，第１の実施形態に係る渦発生装置１０（図３参照）で示された粗面Ｓｒは，見易さのために，図示を省略している。渦発生装置１０ａでも，渦発生装置１０と同様，翼部材１１ａ上に粗面Ｓｒを形成し，付着を容易として良い。この場合，突起１１３ａ，１１３ｂの一方または双方に，粗面Ｓｒが形成される。後述の他の実施形態でも，同様に，渦発生装置が粗面Ｓｒを有することができる。

ここでは，擾乱印加部１２は，剥離点Ｐａの上流側の翼部材１１の表面に設置され，剥離点Ｐｂ側には擾乱印加部１２は設置されない。第１の実施形態で示したと同様，擾乱印加部１２を駆動して，付着距離Ｄを段階的に切替えることで（境界層Ｌ１ａ，Ｌ２ａ間で境界層を変化させる），渦ＶＲａを発生できる。このとき，渦ＶＲａの発生に伴い，角運動量保存の法則に従い，剥離点Ｐｂ側の境界層Ｌ１ｂから，渦ＶＲａと逆向きの渦度を持った渦ＶＲｂが発生する。

発生した渦ＶＲａ，ＶＲｂは，所定の移流速度ｖｉで，下流方向に流れる。剥離点Ｐａ，Ｐｂ間の距離ＬＬが十分大きい場合，図６Ａに示すように，渦ＶＲａ，ＶＲｂは平行に並びながら流下する。剥離点Ｐａ，Ｐｂ間の距離ＬＬが小さい場合，図６Ｂに示すように，渦ＶＲａ，ＶＲｂは交互の渦列を作る。

なお，擾乱印加部１２での切替の周波数ｆを制御することで，この渦列が安定に配列するようにして，渦ＶＲａ，ＶＲｂによる作用を強めたり，ＶＲa，ＶＲｂを成長させたりすることができる。渦列が安定すると，渦が大きく成長することができ，より減圧が大きくなり，その作用が強まる。

ここで，擾乱印加部１２が無い場合を考える。この場合でも，２つの剥離点Ｐａ，Ｐｂの下流に渦構造が形成される。そして，剥離点Ｐａ，Ｐｂ間の距離ＬＬが小さくなると，剥離点Ｐａ，Ｐｂの下流で干渉が生じ，剥離点Ｐａ，Ｐｂからの渦が交互に渦列を作るようになる。しかし，これらの渦の配置や強度は，流体の物性と流速および翼部材１１の形状とで決まり，人為的に制御できるものではない。

（変形例）
図７Ａ，図７Ｂは，第２の実施形態の変形例に係る渦発生装置１０ｂを示す。渦発生装置１０ｂは，翼部材１１a，擾乱印加部１２ａ，１２ｂ，流速計測部１３，制御部１４を有する。

ここでは，剥離点Ｐａ，Ｐｂそれぞれの上流側の翼部材１１表面に，擾乱印加部１２ａ，１２ｂが配置される。擾乱印加部１２ａ，１２ｂそれぞれを駆動して，付着距離Ｄａ，Ｄｂそれぞれを段階的に切り替えることで，剥離点Ｐａ，Ｐｂそれぞれから渦ＶＲａ，ＶＲｂを放出できる。

擾乱印加部１２ａ，１２ｂそれぞれの駆動電圧波形Ｖａ，Ｖｂの例を図８に示す。駆動電圧波形Ｖａは，図５に示す駆動電圧波形Ｖと同様である。駆動電圧波形Ｖｂは，駆動電圧波形Ｖａと時間差ΔＴを有する電圧波形である。

図８に示すように，擾乱印加部１２ａ，１２ｂは，同一の周波数ｆで，付着距離Ｄａ，Ｄｂそれぞれを切り替えることが好ましい。即ち，擾乱印加部１２ａ，１２ｂを同期して制御することで，渦ＶＲａ，ＶＲｂを同期して発生できる。

ここで，擾乱印加部１２ａ，１２ｂでの切替のタイミングを同時とし（時間差ΔＴ＝０の場合），図７Ａに示すように，並行に並んだ渦ＶＲａ，ＶＲｂを発生できる。なお，周波数ｆにおいて，時間差ΔＴが「０．１／ｆ」以内であれば，略同時の切り替えと考えて良い。

また，擾乱印加部１２ａ，１２ｂでの切替のタイミングをずらすことで（時間差ΔＴ≠０の場合），図７Ｂのように，渦ＶＲａ，ＶＲｂの渦列を形成できる。渦列がもっとも安定になるようにタイミングをずらずことで，渦ＶＲａ，ＶＲｂを成長させ，より減圧を強くすることができる。
（第３の実施の形態）

図９は，第３の実施形態に係る渦発生装置１０ｃを示す図である。渦発生装置１０ｃは，翼部材１１ｂ，擾乱印加部１２，流速計測部１３，制御部１４を有する。

翼部材１１ｂは，前縁１１１，後縁１１２，突起１１３ａ，１１３ｂを有する。

ここでは，流体Ｆの流れに平行な断面内に，２つの剥離点Ｐａ，Ｐｂ（突起１１３ａ，１１３ｂ）が存在する。但し，第２の実施形態とは異なり，剥離点Ｐａ，Ｐｂを含む翼部材１１の形状が，流れに平行な平面Ｐｆに対して略対称ではない。即ち，前縁１１１から剥離点Ｐａ，Ｐｂまでの距離（または剥離点Ｐａ，Ｐｂから後縁１１２までの距離）が異なる。ここでは，剥離点Ｐａ，Ｐｂ（突起１１３ａ，１１３ｂ）がそれぞれ，上流側，下流側に配置されている

擾乱印加部１２は，剥離点Ｐａの上流側の翼部材１１の表面に設置され，剥離点Ｐｂ側に擾乱印加部１２は設置されない。第２の実施形態で示したと同様，擾乱印加部１２を駆動して，付着距離Ｄを段階的に切替えることで（境界層Ｌ１ａ，Ｌ２ａ間で境界層を変化させる），渦ＶＲａを発生できる。このとき，角運動量保存の法則から，渦ＶＲａの発生に伴い，剥離点Ｐｂ側に，渦ＶＲａと逆向きの渦度を持った渦ＶＲｂが，境界層Ｌ１ｂから発生する。

発生した渦ＶＲａ，ＶＲｂは，所定の移流速度ｖｉで，下流方向に流れる。渦ＶＲａ，ＶＲｂは，それぞれの発生位置から後縁１１２までの距離が異なる。このため，渦ＶＲａ，ＶＲｂが，同じ移流速度ｖｉで流下した場合に，後流に規則的な渦列を作ることが容易となる。

なお，擾乱印加部１２での切替の周波数ｆを制御することで，この渦列を安定に配列させることができる。

（変形例）
図１０は，第３の実施形態の変形例に係る渦発生装置１０ｄを示す。渦発生装置１０ｄは，翼部材１１ｂ，擾乱印加部１２ａ，１２ｂ，流速計測部１３，制御部１４を有する。

ここでは，剥離点Ｐａ，Ｐｂそれぞれの上流側の翼部材１１表面に，擾乱印加部１２ａ，１２ｂが配置される。擾乱印加部１２ａ，１２ｂそれぞれを駆動波形Ｖａ，Ｖｂで駆動し，付着距離Ｄａ，Ｄｂそれぞれを段階的に切り替えることで，剥離点Ｐａ，Ｐｂそれぞれから渦ＶＲａ，ＶＲｂを放出できる。

ここで，２つの擾乱印加部１２ａ，１２ｂでの切替のタイミングを同時とした場合（時間差ΔＴ＝０の場合）でも，渦ＶＲａ，ＶＲｂの発生位置から後縁１１２までの距離が異なるため，下流に規則的な渦列を作ることができる。

（第４の実施の形態）
図１１は，第４の実施形態に係る渦発生装置１０ｅを示す図である。渦発生装置１０ｅは，翼部材１１ｃ，擾乱印加部１２ａ，１２ｂ，流速計測部１３，制御部１４を有する。

翼部材１１ｃは，前縁１１１，後縁１１２，突起１１３ａ，１１３ｂを有する。
翼部材１１ｃは，曲線形状の突起１１３ａ，１１３ｂを有する略長方形の断面を備える。

流体Ｆの流れに平行な断面内に，２つの剥離点Ｐａ，Ｐｂ（突起１１３ａ，１１３ｂに対応）が存在する。剥離点Ｐａ，Ｐｂを含む翼部材１１の形状は，流れに平行な平面に対して略対称ではない。即ち，前縁１１１から剥離点Ｐａ，Ｐｂまでの距離（または剥離点Ｐａ，Ｐｂから後縁１１２までの距離）が異なる。ここでは，剥離点Ｐａ，Ｐｂ（突起１１３ａ，１１３ｂ）がそれぞれ，上流側，下流側に配置される

剥離点Ｐａ，Ｐｂに擾乱印加部１２ａ，１２ｂを設置し，付着距離Ｄａ，Ｄｂそれぞれを段階的に切替えると，境界層内に渦ＶＲａ，ＶＲｂを放出できる。

なお，剥離点Ｐａ，Ｐｂの一方のみに擾乱印加部１２を設置し，付着距離Ｄａ，Ｄｂの一方を段階的に切替えることで，境界層内に渦ＶＲａ，ＶＲｂの一方を放出できる。このとき，渦ＶＲａ，ＶＲｂの一方の放出に伴い，角運動量保存の法則から，渦ＶＲａ，ＶＲｂの他方が発生する。

上流側の剥離点Ｐａから発生する渦ＶＲａは，翼部材１１ｃを上方に引き上げる効果がある。一方，下流側の剥離点Ｐｂから発生する渦ＶＲｂは，迎角θが小さい場合に翼部材１１ｃ周りの循環Ｃを強める効果がある。このため，迎角θが小さく，上流側の剥離点Ｐａが存在しない場合において，擾乱印加部１２ｂを駆動し，渦ＶＲｂを発生させる意義がある。

以上の実施形態では，擾乱の印加により流れの付着距離Ｄが増大することを示した。ここで，発明者らの知見によると，特に高いレイノルズ数域においては，擾乱を印加しても流れが部分的な付着に至らない場合がある。しかし，この場合でも，擾乱印加部１２により発生する横渦の影響で，境界層付近の運動量交換を促進させ，時間平均でみた境界層を壁面により引き寄せることができる。この場合，これまでに記載した「付着距離」は，必ずしも付着している距離を表すわけではなく，流体を引き寄せる距離，すなわち「引き寄せ距離」のことを示す。擾乱印加部１２により引き寄せ距離の大小を時間的に切り替えることにより，これまでに記載した実施形態と同様に任意のタイミングで渦を発生できる。

擾乱印加部１２と同様の装置を用いて，剥離状態を付着状態に変化させ，揚力の向上等を実現することが考えられる。上記実施形態では，剥離状態を付着状態に変化させること自体を目的としておらず，剥離領域に動的失速渦を制御された状態で放出し，渦による効果を目的とする。たとえばレイノルズ数の低い条件において，航空機に用いられる翼型を，失速角直後の迎角に設定して，前縁で擾乱印加部１２を作動させると，剥離状態であった流れを付着状態に変化させ，高い揚力を得ることができる。従来は，この付着状態をできるだけ継続させることが狙いとなっていた。上記実施形態では，そのような場合でも擾乱印加部１２を断続的に駆動することで，剥離状態と付着状態を切り替えて制御し，その際に発生する動的失速渦の減圧を利用して，動的失速渦の方向に翼を引き上げることを目的とする。

（変形例１）
図１２Ａは，変形例１に係る渦発生装置１０ｆを示す。渦発生装置１０ｆは，翼部材１１ｆ，擾乱印加部１２ａ，１２ｂを有する。なお，制御部１４は記載を省略している。

図１２Ａでは，翼部材１１ｆの流体Ｆの流れに平行な断面形状が表される。翼部材１１ｆは，比較的丸みを帯びた形状の前縁１１１，比較的尖った形状の後縁１１２，前縁と後縁を結ぶ曲線状の突起１１３ａ，１１３ｂを有する。断面の周上に，流体Ｆが流入する１つのよどみ点Ｏと，２つの剥離点Ｐａ，Ｐｂとを有し，剥離点Ｐａ，Ｐｂの下流側に剥離領域を伴っている。

よどみ点Ｏは，前縁１１１付近に配置される。但し，よどみ点Ｏの位置は，翼部材１１ｆの流れに対する迎角によって変化し，必ずしも前縁１１１と一致するわけではない。剥離点Ｐａは，翼部材１１ｆの突起１１３ａ上の流れが剥離する箇所であり，突起１１３ａ上に配置される。剥離点Ｐａの位置は，翼部材１１ｆの流れに対する迎角によって変化する。剥離点Ｐｂは，翼部材１１ｆの突起１１３ｂ上の流れが剥離する箇所である。剥離点Ｐｂの位置は，翼部材１１ｆの流れに対する迎角によらず，後縁１１２と一致する。

擾乱印加部１２ａは，剥離点Ｐａの上流側に配置される。擾乱印加部１２ａを駆動すると，流れに擾乱を印加することで，境界層に乱れが導入される。その結果，流れの境界層が部分的に付着し，剥離点が点Ｐａから下流側の点Ｐａ’に変位する。これにより，よどみ点Ｏから剥離点までの付着距離ＯＰａは，付着距離ＯＰａ’に伸長する。また，擾乱印加部１２ａの駆動を停止すると，剥離点がＰａ’からＰａに変位する。これによりよどみ点から剥離点までの付着距離ＯＰａ’は，付着距離ＯＰａに短縮する。

これら，付着距離Ｄの伸長または短縮に応じて，境界層が搖動し，これにより，前記流体の剥離領域内に，翼部材１１ｆの翼幅方向に軸をもつ渦（動的失速渦）ＶＲが発生する。

渦ＶＲは周辺の流体に比べて減圧された状態のため，渦ＶＲと翼部材１１ｆの間に引き合う力が働く。この引力を利用すれば，渦ＶＲが翼部材１１ｆの近傍を流下する時間帯において，翼部材１１ｆを渦ＶＲの方向に引き寄せたり，流れを翼部材１１ｆの方向に引き寄せたりすることができる。

擾乱印加部１２ａを断続的に繰り返して制御すれば，断続的に渦ＶＲを発生させ続けることができる。断続的に渦ＶＲを発生させ続けた状態を時間平均でみれば，時間平均的に渦ＶＲと翼部材１１ｆに引き合う力が働くことになる。その結果，時間平均的に，翼部材１１ｆを渦ＶＲの方向に引き寄せたり，流れを翼部材１１ｆの方向に引き寄せたりすることができる。

これらの作用により，翼部材１１ｆに働く揚力や抗力を時間的に変化させたり，モーメントを時間的に変化させたりすることができる。また，流れを偏向させたり，後流の剥離領域の大きさを変化させたりすることができる。

また，上記のように擾乱状態を断続的に変化させる場合に，断続制御の時間間隔を同じにし，周期的に変化させる制御方法と，時間間隔を時間的に変化させて制御する制御方法がある。前者の場合は，周期的な振動や騒音を発生させることができる。後者の場合は，周期的な振動や騒音を抑えながら，その時間平均的な効果を得たり，もともと存在する周期的な振動や騒音のスペクトルをブロード化したりすることができる。駆動と停止でなくとも，１，２の二つの状態を切り替えることで付着距離を変化させてもよい。

擾乱印加部１２ｂは，剥離点Ｐｂの上流側に配置される。擾乱印加部１２ｂを駆動すると，流れに擾乱を印加することで，境界層に乱れが導入される。その結果，流れの境界層が部分的に付着し，剥離点が点Ｐｂから下流側の点Ｐｂ’に変位する。これにより，よどみ点Ｏから剥離点までの付着距離ＯＰｂは，付着距離ＯＰｂ’に伸長する。また，擾乱印加部１２ｂの駆動を停止すると，剥離点がＰｂ’からＰｂに変位する。これによりよどみ点Ｏから剥離点までの付着距離ＯＰｂ’は，付着距離ＯＰｂに短縮する。

以上のように，後縁１１２側からも渦ＶＲを放出させることができる。この渦ＶＲの効用は前記の通りである。２つの剥離点から出る渦ＶＲの間隔を，渦ＶＲが最も安定に存在できるように調整することで，渦ＶＲの成長を促進し，より大きな効果を得ることができることは，前述の通りである。

ここでは，渦発生装置１０ｆが擾乱印加部１２ａ，１２ｂの双方を有する場合について説明したが，渦発生装置１０ｆが擾乱印加部１２ａ，１２ｂの一方のみを有しても良い。

（変形例２）
図１２Ｂは，変形例２に係る渦発生装置１０ｇを示す。渦発生装置１０ｇは，翼部材１１ｇ，擾乱印加部１２ａ，１２ｂを有する。なお，制御部１４は記載を省略している。

図１２Ｂでは，翼部材１１ｇの流体Ｆの流れに平行な断面形状が表される。翼部材１１ｇは，比較的丸みを帯びた形状の前縁１１１，比較的丸みを帯びた形状の後縁１１２，前縁と後縁を結ぶ曲線状の突起１１３ａ，１１３ｂを有する。断面の周上に，流体Ｆが流入する１つのよどみ点Ｏと，２つの剥離点Ｐａ，Ｐｂとを有し，剥離点Ｐａ，Ｐｂの下流側に剥離領域を伴っている。

よどみ点Ｏは，前縁１１１付近に配置される。但し，よどみ点Ｏの位置は，翼部材１１ｇの流れに対する迎角によって変化し，必ずしも前縁１１１と一致するわけではない。剥離点Ｐａは，翼部材１１ｇの突起１１３ａ上の流れが剥離する箇所であり，突起１１３ａ上に配置される。剥離点Ｐａの位置は，翼部材１１ｇの流れに対する迎角によって変化する。剥離点Ｐｂは，翼部材１１ｇの突起１１３ｂ上の流れが剥離する箇所であり，突起１１３ｂ上に配置される。剥離点Ｐｂの位置は，翼部材１１ｇの流れに対する迎角によって変化する。

渦発生装置１０ｇでは，剥離点Ｐｂの位置が，翼部材１１ｇの流れに対する迎角によって変化することを除き，渦発生装置１０ｆと同様である。

（変形例３）
図１２Ｃは，変形例３に係る渦発生装置１０ｈを示す。渦発生装置１０ｈは，翼部材１１ｈ，擾乱印加部１２ａ，１２ｂを有する。なお，制御部１４は記載を省略している。

図１２Ｃでは，翼部材１１ｈの流体Ｆの流れに平行な断面形状が表される。翼部材１１ｈでは，比較的丸みを帯びた形状の前縁１１１，比較的角張った形状の後縁１１２を有する。翼部材１１ｈの突起１１３ａは，前縁１１１と後縁１１２を結ぶ略曲線形状であるが，角部を有する（断面の周の一部が折れ線状）。翼部材１１ｈの突起１１３ｂは，前縁１１１と後縁１１２を結ぶ曲線形状になっている。

剥離点Ｐａの位置は，翼部材１１ｆの流れに対する迎角によらず，突起１１３ａの角部に固定される。剥離点Ｐｂの位置は，翼部材１１ｆの流れに対する迎角によらず，後縁１１２に固定される。

渦発生装置１０ｈでは，剥離点Ｐａ，Ｐｂの位置が，翼部材１１ｈの流れに対する迎角によらず固定されていることを除き，渦発生装置１０ｇと同様である。剥離点Ｐａ，Ｐｂが固定されているため，擾乱印加部１２ａ，１２ｂや粗面の設置位置を剥離点Ｐａ，Ｐｂからの距離で決定することが可能となる。

以上の変形例では，よどみ点Ｏの位置が迎え角によって変化する例を示した。これに対して，よどみ点Ｏの位置が迎角によって変化しない場合でも，これらの変形例と同様の効果を発揮できる。例えば，鋭角な先頭を有する翼部材では，よどみ点Ｏの位置が迎角によって変化しない。

実施例を説明する。図１３Ａ〜図１３Ｆは，翼部材１１および放電を用いた擾乱印加部１２を用いて，渦ＶＲを発生させたときの状態を時系列的に表す図である。

翼部材１１は，流速１０ｍの空気（大気）の流れの中（空洞内）に配置される。このとき，仰角θ＝２５°，失速角α＝１８°である。

ここでは，電極２１，２２間に，継続時間Ｔ２（８ｍｓｅｃ）のＯＮ状態，継続時間Ｔ１（７２ｍｓｅｃ）のＯＦＦ状態を間隔Ｔ（＝Ｔ１＋Ｔ２＝８０ｍｓｅｃ＝１／ｆ＝１／１２．５Ｈｚ）で繰り返した。
ＯＮ状態： 正弦波（電圧Ｖｐ２＝４．５ｋＶ，周波数ｆ２＝１５ｋＨｚ）の印加
ＯＦＦ状態： 電圧印加無し

粒子画像流速測定計(ＰＩＶ: Particle Image Velocimetry)を用いて，翼部材１１の周囲での流体の流れを計測した。

図１３Ａ〜図１３Ｆはそれぞれ，ＯＮ状態の開始時に対して，時刻＝−５，０，５，１０，１２，１５ｍｓに対応する。
（１）ＯＮ状態の開始前，および開始した瞬間（ｔ＝−５ｍｓ，０ｍｓ）では，仰角θが失速角αより大きいことから，翼部材１１から境界層Ｌが剥がれ，剥離せん断層が生じている（図１３Ａ，図１３Ｂ参照）。

（２）ＯＮ状態の開始後５ｍｓ経過時（ｔ＝５ｍｓ）では，翼部材１１に境界層Ｌが付着している（図１３Ｃ参照）。即ち，付着距離Ｄの小から大への変化に伴い，渦ＶＲ１が発生している。

（３）ＯＮ状態の開始後１０ｍｓ経過時（ｔ＝１０ｍｓ）では，付着距離Ｄがより大きくなり，渦ＶＲ２が発生している（図１３Ｄ参照）。渦ＶＲ１は流れ去ったものと考えられる。

（４）ＯＮ状態の開始後１２ｍｓ経過時（ｔ＝１２ｍｓ）では，付着距離Ｄがより大きくなり，渦ＶＲ２が成長している（図１３Ｅ参照）。

（５）ＯＮ状態の開始後１５ｍｓ経過時（ｔ＝１５ｍｓ）には，渦ＶＲ２が下流に流れ見当たらない（図１３Ｆ参照）。

以上のように，放電により，付着距離Ｄを変化させることで，渦ＶＲを発生することができることが判った。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが，これらの実施形態は，例として提示したものであり，発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は，その他の様々な形態で実施されることが可能であり，発明の要旨を逸脱しない範囲で，種々の省略，置き換え，変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は，発明の範囲や要旨に含まれるとともに，特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 渦発生装置
１１ 翼部材
１１１ 前縁
１１２ 後縁
１１３ 突起
１２ 擾乱印加部
１３ 流速計測部
１４ 制御部
２１，２２ 電極
２３ 放電用電源
３１ 振動子
３２ 振動用電源
４１ 音波発生器
４２ 音波発生用電源
４３ 空洞
４４ 開口

Claims (20)

1. 流体の流れに接する部材であって，この流れに平行な断面の周上に，この流体が流入する，よどみ点と，第１，第２の剥離領域をそれぞれ伴う，第１，第２の剥離点と，を有する部材と，
   前記第１の剥離点の上流に擾乱を印加し，前記流れの境界層を部分的に付着させる擾乱印加部と，
   前記擾乱印加部による擾乱の印加を時間的に制御して，前記第1の剥離点の位置を変化させ，前記よどみ点から前記第１の剥離点までの付着距離を切り替え，前記境界層を搖動させることにより，前記剥離領域内に，前記部材の翼幅方向に軸をもつ動的失速渦を発生させる制御部と，
   を具備する渦発生装置。
2. 前記擾乱印加部が，
   前記流体に接する第１の電極と，
   前記流体に誘電体を介して接する第２の電極と，
   前記第１，第２の電極間に電圧を印加し，これらの電極間に放電を発生させる電源と，を有する，
   請求項１記載の渦発生装置。
3. 前記第１，第２の電極がそれぞれ，前記流体の流れの上流側および下流側または下流側および上流側に配置される
   請求項２記載の渦発生装置。
4. 前記擾乱印加部が，
   前記流体に振動を印加する振動発生器と，
   前記振動発生器に振動を発生させる電源と，を有する，
   請求項１記載の渦発生装置。
5. 前記擾乱印加部が，
   前記流体に音波を印加する音波発生器と，
   前記音波発生器に音波を発生させる電源と，を有する，
   請求項１記載の渦発生装置。
6. 前記部材が，前記剥離点から前記流れの下流に沿って形成される粗面を有する
   請求項１記載の渦発生装置。
7. 前記制御部が，互いに異なる第１，第２の付着距離が交互に切り替わるように，前記擾乱印加部を制御する，
   請求項１記載の渦発生装置。
8. 前記部材に対する流体の相対速度を計測する計測部をさらに具備し，
   前記制御部が，前記計測された相対速度に基づき，前記切り替えの周波数を制御する，
   請求項７に記載の渦発生装置。
9. 前記剥離点に対応する前記渦の発生に対応して，前記第２の剥離点に対応する第２の渦が発生する
   請求項１記載の渦発生装置。
10. 前記第２の剥離点の上流に擾乱を印加し，前記流れの境界層を部分的に付着させる第２の擾乱印加部をさらに具備し
    前記制御部が，前記擾乱印加部および前記第２の擾乱印加部を同期して制御し，前記渦および前記第２の渦を同期して発生させる
    請求項９記載の渦発生装置。
11. 前記制御部が，前記渦および前記第２の渦を略同時に発生させる
    請求項１０記載の渦発生装置。
12. 前記渦が，前記流れの方向に垂直な軸と，前記剥離した境界層での渦度と同一符号の渦度と，を有する
    請求項１記載の渦発生装置。
13. 前記渦が前記部材の近傍を通過するときに，前記部材が前記渦に引き寄せられる
    請求項１記載の渦発生装置。
14. 前記渦が前記部材の近傍を通過するときに，前記部材に前記流体が引き寄せられる
    請求項１記載の渦発生装置。
15. 前記制御部が前記擾乱印加部による擾乱の印加を時間的に制御して，複数の渦を断続的に発生させることで，後流領域を小さくする
    請求項１記載の渦発生装置。
16. 前記制御部が前記擾乱印加部による擾乱の印加を時間的に制御して，複数の渦を断続的に発生させることで，流体騒音を低減する
    請求項１記載の渦発生装置。
17. 前記制御部が前記擾乱印加部による擾乱の印加を時間的に制御して，間隔が異なる複数の渦を断続的に発生させる
    請求項１記載の渦発生装置。
18. 部材を流体の流れ中に配置して，前記流れに平行な前記物体の断面の周上に，前記流体が流入する，よどみ点と，第１，第２の剥離領域をそれぞれ伴う，第１，第２の剥離点とを形成する工程と，
    前記第１の剥離点の上流に擾乱を印加し，前記流れの境界層を部分的に付着させる工程と，
    前記擾乱の印加を時間的に制御して，前記第1の剥離点の位置を変化させ，前記よどみ点から前記第１の剥離点までの付着距離を切り替え，前記境界層を搖動させることにより，前記剥離領域内に，前記部材の翼幅方向に軸をもつ動的失速渦を発生させる工程と，
    を具備する渦発生方法。
19. 前記流体に接する第１の電極と，前記流体に誘電体を介して接する第２の電極との間に電圧を印加し，これらの電極間に放電を発生させることで，前記擾乱が印加される，
    請求項１８記載の渦発生方法。
20. 前記流体に振動または音波を印加することで，前記擾乱が印加される，
    請求項１８記載の渦発生方法。

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