斜の衝撃波を伴う流れの高解像度シミュレ-ション

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02252202
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大宮司 久明 東北大学, 工学部, 教授 (70005239)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井小萩 利明 東北大学, 工学部, 助教授 (90091652)
• Keywords: 数値流体力学 / 斜め衝撃波 / 高解像度シミュレ-ション / 衝撃波捕獲法 / 差分法 / オイラ-方程式 / ナビエ・スト-クス方程式

Research Abstract

この研究の目的は、斜め衝撃波を鋭く捕獲することができる計算格子に依存しない効果的なStreamwise上流差分スキ-ムを提案し、すでに開発している二次元、三次元圧縮性流れのTVDーEuler・NS計算コ-ドに適用することである。さらに、遷音速および超音速のダクト流れや翼列流れの計算を行い、その解の精度を向上させることである。本年度行った研究業績の概要を以下にまとめた。
1.二次元オイラ-方程式に対して、一つのStreamwise上流差分スキ-ムを提案した。これは、従来のTVD上流差分スキ-ムが各空間座標方向で独立に特性(物質輸送、音波)が定義されているのに対して、他の座標方向の特性も解くべき座標方向の計算に考慮することができるように、座標方向マッハ数の関数からなる一つの制御関数を導入したところに特徴がある。
2.二次元非粘性超音速ダクト内流れを計算し、上記差分スキ-ムの有効性を従来のTVD差分スキ-ムと比較検討した。著者らがすでに提案している反変速度のオイラ-方程式を組み合わせて使用することにより、特に比較的粗い計算格子での改善性に優れていることが証明された。このことは、三次元に拡張する上で計算量の点から非常に意味を持つと思われる。
3.本研究とは独立に開発してきたMUSCL型TVD差分スキ-ムの計算コ-ドにも、Streamwise上流差分スキ-ムを適用した。また、2.と同様の流れを計算し、両者差分スキ-ムのそれぞれの利点を取り入れることに成功している。この成果については、3rd Int.Conf.on Hyperbolic problemsーUppsalaですでに発表しており、また平成二年度衝撃波シンポジウムでも報告している。

Research Products

• [Publications] S.Yamamoto: "NAVIERーSTOKES ANALYSES OF SEVERAL TYPES OF TRANSONIC CASCADE FLOWS" Proc.of the 3rd JapanーChina Joint Conf.on Fluid MachineryーOsaka. Vol.II. 423-430 (1990)
• [Publications] 山本 悟: "非定常遷音速翼列流れの高解像度差分スキ-ム" 日本機械学会講演論文集B編No.900ー59. 274-276 (1990)
• [Publications] 石坂 浩一: "非定常遷音速翼列流れ解析用数値シミュレ-タによる動画作成" 第4回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 487-490 (1990)
• [Publications] 山本 悟: "斜め衝撃波を伴う流れの高解像度差分スキ-ム" 平成2年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 107-112 (1990)
• [Publications] 山本 悟: "非定常遷音速翼列流れの数値計算" 第4回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 37-40 (1990)
• [Publications] S.Yamamoto: "A Streamwise TVD Scheme for Solving the Compressible Euler Equations" Proc.of Third Int.Conf.on Hyperbolic ProblemsーUppsala. (1990)
• [Publications] 山本 悟: "非定常遷音速翼列流れの乱流シミュレ-ション" 第8回航空機計算空気力学シンポジウム論文集. (1990)
• [Publications] S.Yamamoto: "Numerical Simulation of Unsteady Turbulent Flow through Transonic and Supersonic Cascades" Proc.of 12th Int.Conf.on Numerical Methods in Fluid DynamicsーOxford. (1990)
• [Publications] S.Yamamoto: "A NUMERICAL METHOD FOR TRANSONIC CASCADE FLOW PROBLEM" J.of Computers & Fluids. (1991)
• [Publications] S.Yamamoto: "Unsteady NavierーStokes Simulation of Turbulent Flows through a Supersonic Compressor Cascade" First Joint ASMEーJSME Fluids Engineering Conference. (1991)
• [Publications] 石坂 浩一: "非定常遷音速翼列流れ解析に適した数値シミュレ-タの開発" 日本機械学会論文集B編. (1991)
• [Publications] S.Yamamoto: "Computation of Unsteady Transonic Cascade Flow Using the Euler and NavierーStokes Equations of Contravariant Velocities" 1991 Yokohama International Gas Turbine Congress. (1991)