Innovative Shape Optimization Problem of Flow Fields

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K20906
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Computational science; Foundations of mathematics/Applied mathematics
• Research Institution: Osaka University (2017-2018); Tohoku University (2016)
• Principal Investigator: NAKAZAWA TAKASHI 大阪大学, 数理・データ科学教育研究センター, 准教授 (20726765)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 形状最適化 / 流れ問題 / Snapshot POD

Outline of Final Research Achievements

By using Snapshot POD, time dependent flow is decomposed into time average flow and time fluctuation flow, and shape optimization problem suppressing and enhancing turbulence is constructed. In particular, Non-Stationary Navier-Stokes problem and eigenvalue problem of Snapshot POD are used as constraint function, and more eigenvalues of Snapshot POD is defined as the cost function.

Free Research Field

数値解析

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

産業界において流体機器を設計する際，非定常流を制御対象とすることが圧倒的に多い．例えば，航空機に焦点を当てると，ジェットエンジン内部では熱エネルギーを効率的に抽出するために高速回転させたタービンが乱流を発生させ，主翼周りでは安定な浮力を維持するために乱流を抑制させることが要求される．このように，非定常流を発生・抑制させることは産業上，重要な観点であるが，その強い非線形から極めて制御が困難な課題でもある．そのため，非定常流中の特徴的な空間構造を持つ時間変動場を考慮した形状最適化手法を構築することで，産業界における種々の課題を解決することを目指す．．