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航空機の環境適合性・安全性向上のための直交格子法に基づく非定常流の数値解析

Research Project

Project/Area Number 16J07740
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

玉置 義治  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2016: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Keywords直交格子 / 乱流境界層 / 埋め込み境界法 / 非定常流 / 乱流解析
Outline of Annual Research Achievements

本年度はまず,昨年度開発した直交格子における乱流解析用壁面境界条件を検証するとともに,そのベースである直交格子ベース流体ソルバの機能のさらなる拡充を行った.その1点目として,複雑な形状周りでの解析を可能とするために,境界条件の設定方法等の開発・検討を行った.またその結果を用い,高揚力装置展開状態での航空機全機周りの乱流解析がロバスト行えることを実証した.2点目として,開発した壁面境界条件を用いることのできる格子の条件についての調査を行った.2次元の平板上の乱流境界層の解析では,格子幅を境界層厚みの1/50以下とすれば表面摩擦係数が5%以内で再現できること,境界条件の決定に使用するイメージポイントは,壁面から格子幅の3倍以上離れた場所に設置するのが望ましいことを確認した.この結果に基づき,航空機全機周り流れ場の解析に必要な格子等の見積もり・実証を行った.
以上の手法を用いて,非定常流れ場の解析を行った.非定常計算で従来広く用いられている乱流モデルであるDelayed-Detached Eddy Simulationを直交格子で用いた場合,乱流境界層が正しく再現できないことを確認した.そこで,乱流モデルの改良を行い,乱流境界層の計算における格子依存性を低減した.この乱流モデルを用いて遷音速・高迎角における翼の数値計算を行ったところ,実験で観察されるような衝撃波背後での流れの剥離・付着の繰り返しと,それに伴う衝撃波の振動が再現された.併せて,高揚力装置30P30N周りの非定常流れ場を数値計算し,翼前縁のスラットから放出される空力音の予測を行った.
以上のように,非定常乱流解析を行う上で必要な諸要素の開発・検証および,それらを用いて航空機に関連した非定常流れ場を計算,物理の考察を行った.よって,所期の目的である「航空機の環境適合性・安全性向上」に資する知見を得ることが出来たと考える.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Inviscid and RANS Simulation of the NASA-CRM Using the Cartesian Flow Solver UTCart2018

    • Author(s)
      玉置義治,原田基至,今村太郎
    • Journal Title

      AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN, THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES

      Volume: 17 Issue: 0 Pages: 173-178

    • DOI

      10.2322/astj.JSASS-D-17-00024

    • NAID

      130007412948

    • ISSN
      1884-0477
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Turbulent Flow Simulations of the NASA Common Research Model using Immersed Boundary Method2018

    • Author(s)
      Tamaki, Y., Imamura, T.
    • Journal Title

      AIAA Journal

      Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 2271-2282

    • DOI

      10.2514/1.j056654

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Efficient dimension-by-dimension higher order finite-volume methods for a Cartesian grid with cell-based refinement2017

    • Author(s)
      Yoshiharu Tamaki, and Taro Imamura
    • Journal Title

      Computers & Fluids

      Volume: 144 Pages: 74-85

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2016.12.002

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Near-Wall Modification of the Spalart-Allmaras Turbulence Model for the Immersed Boundary Method2017

    • Author(s)
      Tamaki, Y., Harada, M. and Imamura, T.
    • Journal Title

      AIAA Journal

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Simple and Robust Cut Cell Method for High-Reynolds-Number Flow Simulation on Cartesian Grids2017

    • Author(s)
      Harada, M., Tamaki, Y. and Imamura, T.
    • Journal Title

      AIAA Journal

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 直交格子・壁関数を用いた航空機周り乱流解析の実現可能性に関する検討2018

    • Author(s)
      玉置義治,今村太郎
    • Organizer
      第1回航空機空力研究ワークショップ
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 遷音速バフェットのDelayed Detached-Eddy Simulationにおける境界層保護関数の影響2018

    • Author(s)
      玉置義治,今村太郎
    • Organizer
      日本航空宇宙学会第49期年会講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] UTCartを用いた30P30N高揚力装置周りの非定常流れ場解析2018

    • Author(s)
      玉置義治,今村太郎
    • Organizer
      Fourth Aerodynamics Prediction Challenge (APC-IV)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Development and Validation of an Improved Immersed Boundary Method for Turbulent Flow Simulations around an Aircraft2017

    • Author(s)
      Tamaki, Y. and .Imamura, T
    • Organizer
      3rd SNU-UT workshop on Mechanical and Aerospace Engineering
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      2017-02-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] UTCart Contribution to HiLiftPW-32017

    • Author(s)
      Tamaki, Y., Imamura, T.
    • Organizer
      The 3rd AIAA CFD High Lift Prediction Workshop (HiLiftPW-3)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Turbulent Flow Simulations of the NASA Common Research Model using the Immersed Boundary Method with a Wall Function2017

    • Author(s)
      Tamaki, Y., Imamura, T.
    • Organizer
      35th AIAA Applied Aerodynamics Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] UTCartによる直交格子・埋め込み境界法を 用いたNASA-CRM空力解析2017

    • Author(s)
      玉置義治,今村太郎
    • Organizer
      Third Aerodynamics Prediction Challenge (APC-III)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 3次元複雑形状周りのRANS解析へ向けた直交格子ソルバUTCartの機能拡張2017

    • Author(s)
      玉置義治,今村太郎
    • Organizer
      第49回流体力学講演会/第35回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 壁関数を用いた埋め込み境界法の適用可能範囲に対する考察2017

    • Author(s)
      玉置義治,今村太郎
    • Organizer
      第31回数値流体シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 埋め込み境界法における力計算精度と質量保存則の関連性の調査2016

    • Author(s)
      玉置義治,今村太郎
    • Organizer
      第30回数値流体シンポジウム
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀、江戸川区
    • Year and Date
      2016-12-12
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 壁関数を用いた埋め込み境界法によるNASA-CRM遷音速空力予測2016

    • Author(s)
      玉置義治,原田基至,今村太郎
    • Organizer
      第54回飛行機シンポジウム
    • Place of Presentation
      ANAクラウンプラザホテル富山、富山
    • Year and Date
      2016-10-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 壁関数・埋め込み境界法を用いた30P30N周りのDDES解析2016

    • Author(s)
      玉置義治,原田基至,今村太郎
    • Organizer
      日本機械学会第29回計算力学講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学、名古屋
    • Year and Date
      2016-09-22
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] RANS解析における壁関数を用いた埋め込み境界法の検討2016

    • Author(s)
      玉置義治,原田基至,今村太郎
    • Organizer
      第48回流体力学講演会/第34回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • Place of Presentation
      金沢歌劇座、金沢
    • Year and Date
      2016-07-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Near-Wall Modification of Spalart-Allmaras Turbulence Model for Immersed Boundary Method2016

    • Author(s)
      Tamaki, Y., Harada, M. and Imamura, T.
    • Organizer
      23rd AIAA Computational Fluid Dynamics Conference
    • Place of Presentation
      Washington DC, USA
    • Year and Date
      2016-06-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simulation of 30P30N on Cartsian Grids with Immersed Boundary Method2016

    • Author(s)
      Tamaki, Y., Harada, M. and Imamura, T.
    • Organizer
      4th AIAA Workshop on Benchmark Problems for Airframe Noise Computations
    • Place of Presentation
      Lyon, France
    • Year and Date
      2016-06-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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