変形または移動する物体まわり流れのシミュレーションとその工学的応用

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07305043
• Research Institution: THE UNIVERSITY OF TOKYO
• Principal Investigator: 宮田 秀明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70111474)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中武 一明 九州大学, 工学部, 教授 (70037761) ; 秋元 博路 鳥取大学, 工学部, 助手 (20283971) ; 久保 昇三 鳥取大学, 工学部, 教授 (10026106) ; 金井 亮浩 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00272378) ; 佐藤 徹 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30282677)
• Keywords: 有限体積法 / 移動境界 / 水中翼 / 船体運動 / 変形格子法

Research Abstract

流体中に置かれたり、流体中を進行する物体の多くは、外力によって変形移動したり、制御によって変形したり、空間中を任意に運動したりする。このような問題に対しては運動方程式と流体力の理論的または実験的算定によるのが従来の方法であった。しかしこれらの方法では流体力の非線形的な成分を評価できなかったり、多大の労力を要する実験に依らねばならないなどの欠点があった。本研究ではナビエ・ストークス式に基づいた有限体積法によって流体力とそれを生起する流体現象を時間発展的に解き運動方程式と結合する新しい方法を開発した。変形または移動は、格子と変形させることかまたそれらによる流体力をナビエ・ストークス式の外力に変換する方法の2種があるが、これは問題によって使い分けることにした。部分変形するフラップ付翼の場合は格子変形法を用い、定常旋回運動する船の場合は外力変換法を用いる。いくつかの応用例にシミュレーションを行い、実験結果等を比較検討し、各種の工学的問題特に制御翼や操縦運動する船の問題に対する有用性を示した。

Research Products

• [Publications] 大森拓也,藤野,宮田,他: "肥大船の操縦運動中の流場に関する研究(第三報)" 日本造船学会論文集. 179. 125-138 (1996)
• [Publications] 川島英幹,宮田秀明: "変形格子を使った有限体積法によるタンデム水中翼のシミュレーション" 日本造船学会論文集. 179. 11-19 (1996)
• [Publications] T.Kawamura,H.Miyata et al.: "CFD Simulation of the Flow around Planing Craft and Tandem Hydrofoils" Proc.3rd Intern.Conf.Fast Sea Transportation. 1181-1192 (1995)