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直交格子を用いた高アスペクト比翼のフラッタ解析

Research Project

Project/Area Number 12J03800
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

坂井 玲太郎  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 航空本部, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords数値流体力学 / 直交格子法 / 非圧縮性流体 / 埋め込み境界法
Research Abstract

本年度は高アスペクト比翼のフラッタ解析を目指して、埋め込み境界法に基づく壁面乱流モデルについて実問題への対応を図るとともに、同手法に基づく移動物体問題の解法を高レイノルズ数流れに拡張した。さらに大規模非定常解析における出力データサイズの課題を解決すべく、後処理としてのデータ圧縮法を提案・導入し、流体解析と後処理を統合した解析環境を構築した。
壁面乱流モデルは基本的な流れにおいて有効性を確認してきたものの、工学的な立場からは圧力勾配のある流れ場が重要視される。そこで圧力勾配を考慮できる一般化壁関数を導入することで実問題への対応を図った。平板乱流境界層の計算を通じた検証ののち、高アスペクト比翼と航空機主脚の解析に壁関数を適用し、その効果を検証した。
移動物体問題の解法についてはその適用が低レイノルズ数流れにとどまっていたことから、本課題で対象とする高レイノルズ数流れへの拡張を行った。ピッチング運動する翼型周りの流れ計算では、迎え角が増すにつれて揚力・抗力係数が増加し、その推移から解法の妥当性を検証した。さらにフラッタ運動を模した高アスペクト比翼の移動解析では、移動に伴う流れ場の変化および係数の変動を確認した。
大規模非定常解析の取り組みの中で膨大な出力データサイズが課題となったことから、直交格子法の特徴を活かしたデータ圧縮法を提案・導入することで解決を図った。格子点数約2億点を用いた翼ボルテックスジェネレーターの大規模非定常解析において、データ品質を維持したままデータサイズを元データの7%程度まで削減し、圧縮法の有効性を示した。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2013 2012

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Wavelet-based data compression for flow simulation on block-structured Cartesian mesh2013

    • Author(s)
      Ryotaro Sakai, Daisuke Sasaki, Shigeru Obayashi, Kazuhiro Nakahashi
    • Journal Title

      International Journal for Numerical Methods in Fluids

      Volume: Volume 73 Issue 5 Issue: 5 Pages: 462-476

    • DOI

      10.1002/fld.3808

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Wavelet-Based Data Compression Technique for Building-Cube Method2013

    • Author(s)
      Ryotaro Sakai, Shigeru Obayashi, Daisuke Sasaki, Kazuhiro Nakahashi
    • Organizer
      Tenth International Conference on Flow Dynamics
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2013-11-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Building-Cube Methodを用いた実用的な大規模乱流解析手法の構築2013

    • Author(s)
      坂井玲太郎, 大林茂, 松尾裕一, 中橋和博
    • Organizer
      第45回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2013
    • Place of Presentation
      船堀
    • Year and Date
      2013-07-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Practical Large-Eddy Simulation for Complex Turbulent Flow field with AdaptiveCartesian Mesh and Data Compression Technique2013

    • Author(s)
      Ryotaro Sakai, Shigeru Obayashi, Yuichi Matsuo, Kazuhiro Nakahashi
    • Organizer
      21st AIAA Computational Fluid Dynamics Conference
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      2013-06-25
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 埋め込み境界型壁面モデルを用いた直交格子積み上げ法による流体解析2012

    • Author(s)
      坂井玲太郎
    • Organizer
      第26回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都)
    • Year and Date
      2012-12-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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