2019 Fiscal Year Research-status Report

航空機の非定常現象発生メカニズム解明のための位相的データ解析

Research Project

Project/Area Number	19K12095
Research Institution	The University of Electro-Communications
Principal Investigator	千葉一永電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50450705)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	遷音速バフェット / パーシステントホモロジー / 空力センサ
Outline of Annual Research Achievements	これまでの研究では，OAT15A超臨界翼面上に生じる遷音速バフェットの強度に対して，パーシステントホモロジーを用いて定量化し，パーシステントホモロジーがそれを検出しているかどうかを検証した．航空機の設計・開発で重要な非定常現象である遷音速バフェットの定量化は，一般的に，表面積や体積の積分で表されてきた．しかし，この方法では現象の時間的な起源や空間的な発生を明らかにすることはできず，その発生メカニズムは未だに不明である．また，この診断方法は，実機に適用することが困難である．そこで，計算流体力学がNavier-Stokes方程式で取り扱う物理量を，パーシステントホモロジーが数学空間で間接的に扱うことによって，数学的アプローチから遷音速バフェット強度を定量化することを試みた．その結果，翼表面の衝撃波移動領域の任意の点のデータからバフェットを検出することが可能であることが判った．検討した2つの物理量（圧力Cpと一様流方向速度の勾配成分∇U）はいずれもバフェットを検出できたが，条件によって変動する遷音速バフェットの強度の差異を，∇Uの方がより適切に表現していた．点データから表現できる本方法を応用することで，これまでの方法では困難だった実機への応用が可能となり，実機で得られたセンサデータからリアルタイムでの遷音速バフェット検出が期待される．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 本来2年目までで達成を予定していた内容が達成できているため．
Strategy for Future Research Activity	提案する手法の汎用性を高めるために，以下の内容を引き続き検討する． 1．パーシステントホモロジーで得られた結果の可視化方法 2．他のデータセット，特に実機の空力データへの適用（このようなデータを多く取得してきた国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構航空技術部門とは共同研究を推進する環境下にある）