| Project/Area Number |
19K20288
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 60100:Computational science-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
淺田 啓幸 立命館大学, 理工学部, 助教 (00822800)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2020-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | 数値流体力学 / 高次精度非構造格子法 / large eddy simulation / エイリアシングエラー |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、離着陸時の航空機まわり非定常乱流をlarge eddy simulation (LES)で高精度かつ安定にシミュレーションするために、低エイリアシングエラーで超高次精度(空間8次精度)な非構造格子法(特にDG法)の開発を行う。研究の鍵は、DG法におけるエイリアシングの発生原理を解明し、削減手法を開発することにある。新しい試みとして、従来からある不十分な計算格子数で発生する計算格子エイリアシングに加えて、不十分な数値積分精度で発生する数値積分エイリアシングもあると考え、2つのエイリアシングの根本的な発生原理解明と削減手法開発を適材適所に行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
離着陸時の航空機まわり非定常乱流をLESにより高精度にシミュレーションするため，超高次精度DG法の低エイリアシング化（安定化）を目指した．不十分な計算格子数で発生する計算格子エイリアシングに加えて，不十分な数値積分で発生する数値積分エリアシングも新たに考え，それらを個別に削減することを考えた．研究計画では，まず混合積分のアイデアで数値積分エイリアシングの削減を予定していたが，混合積分では二つのエイリアシングのどちらに削減効果があるのか明白にできないと考えた．そこで予定を変更し，計算格子エイリアシングの発生原理を明白にするため，超高次精度DG法に対する理論フーリエ解析を行った．エイリアシングを考慮したDG法の理論フーリエ解析は本研究が初の試みである．1次元正弦波移流問題の数値実験結果を再現することでフーリエ解析結果の妥当性を確認しながら解析を行った．その結果，有限差分法で発生するような基本的なエイリアシング以外にも，高次精度実現のためセル内自由度を導入したが故に発生する，DG法固有の自由度エイリアシングがあると判明した．これは，セル内自由度を導入しているにも関わらず，低波数の波に対しても発生する．また，DG法の全てのモードに対して均一に発生するエイリアシングであることが分かった．数値積分で用いる積分点数の自由度エイリアシングへの影響を検証すると，ほとんど影響がなく数値積分エイリアシングとは関係が薄いことが判明した．すなわち，自由度エイリアシングの低減に混合積分は有効でない．また，自由度エイリアシングの低減方法を1次元正弦波移流問題の範疇で検討したところ，初期条件のモードへの高精度投影により大幅に低減できると分かった．LESでは初期から複雑な流れになることはなく，この方法は実用的でないが，その削減原理をより明らかにすることで実用的なエイリアシング低減方法も可能と言える．
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