2016 Fiscal Year Research-status Report
不確実性低減に向けた風洞実験／CFDの状態空間モデルの構築とデータ同化技術の応用
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15K21676
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
加藤 博司 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (70722536)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 逐次型データ同化 / 乱流モデル / 遷移 / 不確かさ / CFD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、統計数理手法「データ同化」の導入により風洞、CFD を統合化し、最も確からしい設計指標を与える新しい設計技術を提案することを目指している。本年度は、以下の2つに取り組んだ。
１．遷移乱流モデルの予測可能性最大化に向けた初期検討
航空流体解析に残る大きな課題は乱流予測である。特に、剥離、遷移に関しては、物理モデリングの難易度が非常に高く、未だロバストな乱流モデルは構築できていない。本研究課題では、昨年度、剥離流に対する乱流モデルの予測性能最大化に成功している。本年度は、遷移流に対する乱流モデルの予測性能最大化を目指し、提案されている遷移乱流モデル内のパラメータの不確定性について分析を行った。分析は、Menterらによって提案されているIntermittencyモデルを対象に実施し、遷移相関式中に含まれる一部のパラメータ値の調整で遷移位置が大きく異ることを明らかにし、遷移乱流モデルの予測性能最大化に向け環境を整えた。
２．温度計測値からの表面摩擦係数の推定
航空機周りの複雑流動場中の遷移流れ場の理解は、より低抵抗な機体開発にとって重要である。しかし、航空機がさらされる高レイノルズ数下の遷移現象は、非常に時空間スケールの小さい物理メカニズムであり、計測・計算共にそれ単体での現象理解は非常に難しい。そこで、本研究課題では、データ同化技術を活用し比較的簡単に計測可能な機体表面温度とCFDとを融合させることで遷移メカニズムの解明を目指した。検証は、双子実験と呼ばれる数値実験から実施し、数値実験では、温度計測データから遷移メカニズムの復元に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
航空流体解析に残されている大きな課題である剥離流と遷移流の解析技術の高度化として、従来とは全く異なるデータ同化技術の応用を進めている。今年度は、遷移流の解析技術高度化を目指す上での初期検討が中心であったが、高度化実現のための環境を構築でき、順調に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
遷移流の解析技術高度化を達成するために、計測データの整備を進める予定にしている。計測データが整備され次第、今年度に情報抽出した遷移乱流モデルの不確定性が大きなモデルパラメータに対してデータ同化技術を適用していく予定である。
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| Causes of Carryover |
ワークステーション購入費が想定より低く抑えられたため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
国際ジャーナル投稿時の英文校正等に使用を予定している
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Research Products
(2 results)
