2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of the dynamic stability derivative evaluation of the aircraft by the time and space spectrum method CFD
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15K14248
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
宮路 幸二 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60313467)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 数値流体力学 / 時間スペクトル法 / 航空機力学 / 動安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
航空機の動安定微係数を数値流体力学（CFD）により効率的に求めるために，振動する物体まわりの周期的非定常流れの計算時間を大幅に短縮する時間スペクトル法CFDを開発した．
まず従来の非定常流れ解析に用いられる時間発展方程式に替えて，未知数をすべて時間フーリエ級数展開で表し，フーリエ係数を新たな未知数とする支配方程式を導出した．これにより，周期解は周波数領域の方程式の定常解として得られる．計算時間を更に短縮するために擬似時間項を付加し，時間スペクトル法の陰的時間積分法を開発することで，遷音速流れにおける三次元振動翼の周期解を，従来の1/20程度の計算時間で得ることに成功した．また，フーリエモードの打ち切り周波数の影響について調べ，微小振動による流れでは三次モードまで考慮すれば十分であることを示した．翼単独の検証計算に引き続き，大きな主翼後退角を有する遷音速／超音速航空機の動安定微係数を算出し，風洞の強制振動結果と比較した．同様の計算時間短縮効果を示すとともに，従来の時間発展法のデータ処理と比較して，時間スペクトル法は空力係数のフーリエ級数展開を用いて動安定微係数を容易に算出できることを示し，縦の動微係数（ピッチダンピング係数）を得た．得られた結果は，実験同様にマッハ数1前後で動安定余裕の減少傾向を示したが，減少量の定量的評価には課題を残した．今後，粘性（高レイノルズ数乱流）を考慮した解析，また，他の機体形状の実験結果との比較による検証が必要である．また，本研究で同時に進められた流束再構築法やスペクトル差分法による空間高次精度解法の実用化と組み合わせることで，更なる信頼性の向上が可能である．
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Research Products
(5 results)
