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2008 Fiscal Year Annual Research Report

超高密度格子による高解像流体計算法の検証と実用化研究

Research Project

Project/Area Number 18206085
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

中橋 和博  Tohoku University, 大学院・工学研究科, 教授 (00207854)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松島 紀佐  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40332514)
佐々木 大輔  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60507903)
大林 茂  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80183028)
Keywords数値流体力学 / 高精度解法 / 航空機設計
Research Abstract

本研究は、数値流体力学においての精度や工学的有用性を改善するために、高密度な格子を用いたり流体数値計算法の開発を目的としている。その具体的なアプローチとして、高密度な直交格子を用いる方法と、非構造格子で必要な箇所を細分化して高密度な格子にする方法の二つを採用している。
代表者が提案したBuilding-Cube Methodでは、計算領域をブロック化して個々のブロック内で高密度な等方直交格子を用いている。今年度は、前年度までに開発した非圧縮性流れソルバによりサイバーサイエンスセンターの新規高性能計算機SX-9を用いて大規模計算を実施し、そのベクトル演算および並列計算に関する高度化研究を進めた。その結果、ベクトル化率で99.7%、SX-9の1ノード16CPU並列で理想的な速度向上が得られ、本計算法の有意性を示した。その成果は国際会議等で発表している。一方、多ノードでの並列計算ではまだ演算速度の向上余地があり、計算精度でも定量的な一致には至っていない等、更なる改善点も明らかになった。精度改善では、その一つとしてImmersed Boundary法の導入を進めて壁境界での精度改善法を計るとともに、移動壁に対する計算法の検討と開発、空力音源の計算開発等を進めるとともに、工学的応用のための乱流モデルの検討と導入も行った。
既開発の非構造格子を用いたCFD手法においては、高密度な格子により翼型や航空機形状の最適化の研究を進め、現在進行中の旅客機MRJ開発に貢献するとともに、新たな高速旅客機形状の提案などを行った。また、応用研究としてヘリコプター周りの流れ解析や超音速旅客機のソニックブーム解析も新たに立ち上げ、工学的応用範囲の拡大を進めた。

  • Research Products

    (34 results)

All 2009 2008

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (29 results)

  • [Journal Article] 大規模非圧縮性流体シミュレーションの工学問題への応用2009

    • Author(s)
      高橋俊, 石田崇, 中橋和博, 小林広明, 岡部公起, 下村陽一, 曽我隆,撫佐昭裕
    • Journal Title

      東北大学サイバーサイエンスセンター大規模科学計算システム広報SENAC Vol.42 No.1

      Pages: 107-114

  • [Journal Article] Aerodynamic Characteristics of a two-dimensional supersonic biplane covering its take-off to cruise condition2009

    • Author(s)
      D. Maruyama, K. Kusunose and K. Matushima
    • Journal Title

      Shock Waves Vol.18

      Pages: 434-450

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Aerodynamic shape optimization of a near-sonic passenger plane using computational fluid dynamics2008

    • Author(s)
      T. Watanabe, K. Matsushima, and K Nakahashi
    • Journal Title

      Journal of Aerospace Engineering Vol.222 Part G

      Pages: 1025-1035

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient and Robust Cartesian Mesh Generation for Building-Cube Method2008

    • Author(s)
      T. Ishida, S. Takahashi, and K. Nakahashi
    • Journal Title

      Journal of Computational Science and Technology Vol.2 No.4

      Pages: 435-446

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multidisciplinary Design Exploration for a Winglet2008

    • Author(s)
      K. Takenaka, K. Hatanaka W. Yamazaki, K. Nakaha shi
    • Journal Title

      Journal of Aircraft Vol.45 No.5

      Pages: 1601-16116

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 旅客機におけるOver-the-wingエンジン搭載形態の空力最適化2009

    • Author(s)
      米田良太
    • Organizer
      日本航空宇宙学会北部支部2009年講演会ならびに第10回再使用型宇宙推進系シンポジウム
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2009-03-21
  • [Presentation] 蒸気タービン静翼形状設計最適化2009

    • Author(s)
      吉清水宗
    • Organizer
      日本航空宇宙学会北部支部2009年講演会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2009-03-11
  • [Presentation] 次世代CFDを目指したBuilding-Cube Methodの開発状況2009

    • Author(s)
      中橋和博
    • Organizer
      平成20年度航空宇宙空力班シンポジウム
    • Place of Presentation
      佐賀県嬉野市
    • Year and Date
      2009-01-23
  • [Presentation] Flow Computations around Moving and Deforming Bodies Using Cartesian Mesh2009

    • Author(s)
      T. Ishida, S. Takahashi and K. Nakahashi
    • Organizer
      47th AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • Place of Presentation
      Orlando, FL, USA
    • Year and Date
      2009-01-08
  • [Presentation] Application of Crossflow Transition Criteria to Local Correlation-Based Transition Model2009

    • Author(s)
      Y. Watanabe
    • Organizer
      47th AIAA Aerospace Sciences Meeting and exhibit
    • Place of Presentation
      Orland, Florida U.S.A
    • Year and Date
      2009-01-07
  • [Presentation] Study of High Resolution Incompressible Flow Simulation Based on Cartesian Mesh2009

    • Author(s)
      S. Takahashi, T. Ishida, K. Nakahashi, H. Kobayashi, K. Okabe, Y. Shimomura, T. Soga and A. Musa
    • Organizer
      47th AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • Place of Presentation
      Orlando, FL, USA
    • Year and Date
      2009-01-05
  • [Presentation] 直交格子積上げ法を用いた移動物体周りの流れ場計算2008

    • Author(s)
      石田崇
    • Organizer
      第22回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-12-19
  • [Presentation] BCM非圧縮流ソルバにおけるImmersed Boundary法の適用2008

    • Author(s)
      坂井玲太郎
    • Organizer
      第22回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-12-18
  • [Presentation] 超音速複葉翼の広マッハ数域における空力中心と空力特性に関する研究2008

    • Author(s)
      野口遼太
    • Organizer
      第22回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-12-18
  • [Presentation] Inverse Design and Analysis of Supersonic Biplane2008

    • Author(s)
      K. Matsushima
    • Organizer
      KSAS-JSASS Joint International Symposium on Aerospace Engineering
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      2008-11-22
  • [Presentation] Study of Mild-Stall Wings with a Fixed Slat2008

    • Author(s)
      Atsushi Ito
    • Organizer
      KSAS-JSASS-2008 (Joint International Symposium on Aerospace Engineering)
    • Place of Presentation
      チェジュ, 韓国
    • Year and Date
      2008-11-20
  • [Presentation] Progress and Expectation of CFD for Near-future Peta Flops Computers2008

    • Author(s)
      K. Nakahashi
    • Organizer
      5^<th> International Congress on Flow Dynamics
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2008-11-17
  • [Presentation] Large-Scale Flow Computation of Complex Geometries by Building-Cube Method2008

    • Author(s)
      D. Sasaki
    • Organizer
      9th Teraflop Workshop
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2008-11-13
  • [Presentation] 逆問題手法を用いた3次元超音速複葉翼の設計2008

    • Author(s)
      松島紀佐
    • Organizer
      防衛省技術研究本部公開研究発表会
    • Place of Presentation
      京東
    • Year and Date
      2008-11-11
  • [Presentation] 固定スラットを用いた穏やかな失速特性を持つ翼の研究2008

    • Author(s)
      伊東篤志
    • Organizer
      第46回飛行機シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-10-22
  • [Presentation] 高性能計算機を用いた大規模流体解析手法の研究2008

    • Author(s)
      高橋俊
    • Organizer
      次世代スーパーコンピューティングシンポジウム2008
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-09-16
  • [Presentation] Multipoint Optimization of a Short-Range Quiet Passenger Aircraft2008

    • Author(s)
      M. Sunago
    • Organizer
      12th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference
    • Place of Presentation
      Victoria, Canada
    • Year and Date
      2008-09-11
  • [Presentation] Building-Cube Method for Incompressible Flow Simulations of Complex Geometries2008

    • Author(s)
      S. Takahashi
    • Organizer
      the Fifth International Conference on Computational Fluid Dynamics
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      2008-07-10
  • [Presentation] Aerodynamic Design of Supersonic Biplane Wing with Complicated Interference using Inverse Problem Method2008

    • Author(s)
      D. Maruyama
    • Organizer
      ECCOMAS Congress 2008
    • Place of Presentation
      Venice, Italy
    • Year and Date
      2008-07-04
  • [Presentation] Application of PARSEC Geometry Representation to High-fidelity Aircraft Design by CFD2008

    • Author(s)
      K. Matsushima
    • Organizer
      ECCOMAS Congress 2008
    • Place of Presentation
      Venice, Italy
    • Year and Date
      2008-07-04
  • [Presentation] Multi-Objective Design Optimization for Stator Blade Configuration of Steam Turbine2008

    • Author(s)
      S. Yoshimizu
    • Organizer
      ECCOMAS 2008
    • Place of Presentation
      Venice, Italy
    • Year and Date
      2008-07-04
  • [Presentation] Building-Cube Method : A CFD Approach for Near-Future PetaFlops Computers2008

    • Author(s)
      K. Nakahashi
    • Organizer
      ECCOMAS Congress 2008
    • Place of Presentation
      Venice, Italy
    • Year and Date
      2008-07-01
  • [Presentation] Aerodynamic Optimization of 2-D High-Lift Device under Kinematics Constraints2008

    • Author(s)
      K. Takenaka
    • Organizer
      ECCOMAS Congress 2008
    • Place of Presentation
      Venice, Italy
    • Year and Date
      2008-07-01
  • [Presentation] ベクトル-パラレル計算機を用いたBuilding-Cube法による高密度数値計算2008

    • Author(s)
      高橋俊
    • Organizer
      第40回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーションシンポジウム2008
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2008-06-13
  • [Presentation] Building-Cube法による移動物体周りの流れ場解析2008

    • Author(s)
      石田崇
    • Organizer
      第40回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーションシンポジウム2008
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2008-06-12
  • [Presentation] 短距離用旅客機形状の多点最適化2008

    • Author(s)
      砂古昌也
    • Organizer
      第40回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2008
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2008-06-12
  • [Presentation] γ-Reθ遷移モデルの検証と横流れ不安定のモデル化に関する検討2008

    • Author(s)
      渡辺悠人
    • Organizer
      第40回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2008
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2008-06-12
  • [Presentation] Parallel Cartesian Mesh Generation for Moving Bodies2008

    • Author(s)
      T. Ishida
    • Organizer
      20th International Conference on Parallel Computational Fluid Dynamics
    • Place of Presentation
      Lyon, France
    • Year and Date
      2008-05-19
  • [Presentation] Large Scaled Computation of Incompressible Flows on Cartesian Mesh Using a Vector-Parallel Supercomputer2008

    • Author(s)
      S. Takahashi
    • Organizer
      20th International Conference on Parallel Computational Fluid Dynamics
    • Place of Presentation
      Lyon, France
    • Year and Date
      2008-05-19

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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