2023 Fiscal Year Annual Research Report
Physical law and modeling of compressible separated flows using high-fidelity spatio-temporal large-scale data
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21H01523
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
河合 宗司 東北大学, 工学研究科, 教授 (40608816)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 乱流境界層 / 高レイノルズ数流れ / 圧縮性流体 / LES / データ駆動科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題最終年度となる本年度は、これまでの研究で得られた壁面モデルLESに関する知見を踏まえ、衝撃波および壁面熱流束を伴う高レイルズ数流れ条件における応用的課題である遷音速強制振動翼現象および過膨張ノズル内現象の壁面モデルLES解析を実施した。当該遷音速強制振動翼および過膨張ノズル内の解析は、共に風洞試験条件である高レイノルズ数条件での解析であり、本高レイノルズ数条件でのLES解析は世界初の成果である。本解析を可能としたキー技術は、これまで開発してきた壁面モデル（LESにおける内層乱流モデリング）である。
遷音速強制振動翼解析では10の7乗の高レイノルズ数条件の壁面モデルLES解析に成功し、平均圧力分布や非定常な境界層剥離を伴う衝撃波振動の時間遅れに起因する翼の振動と空気力に生じる位相差の再現に成功した。本位相差は、フラッター現象など翼の振動発散にも繋がる流体から翼へのエネルギー流入にも関わる重要な現象であり、壁面モデルLESの有効性が示された。また得られた非定常現象の大規模データから、流体から翼へのエネルギー流入機構の解析を実施した。壁面熱流束を伴う過膨張ノズル内解析では、実験で見られた非定常な境界層剥離と衝撃波振動現象の再現に成功した。また本衝撃波振動メカニズムが遷音速バフェット現象の衝撃波自励振動維持機構と共通点が多いことを解析結果明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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