2024 Fiscal Year Research-status Report
解像度５次精度超の効率的な2次精度型圧縮性流体計算法と複雑流体物理への応用
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23K26295
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
北村 圭一 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20402547)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐宗 章弘 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40215752)
Andrea Sansica 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 (80867797)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 数値流体力学 / 衝撃波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではMUSCLの枠組みから脱却し，セル内物理量分布を急峻な「双曲関数」で与える新MUSCL-THINC法により，衝撃波や接触面など不連続面をシャープに捉える．THINC法は混相流界面用に提案されたものであるが，微弱衝撃波の拡散抑制にも有効である事が予備計算から分かっている．これを様々な速度域や流体に発展させ，効率的な空間2次精度形式でありながら，計算コスト3～5倍の5次精度手法を超える解像度を実現する．具体的には，
①まず旧MUSCL-THINCをベースに，THINCをより有効活用する『新MUSCL-THINC』を確立する．
②次にこれらの混相流，MHD，超臨界流体など種々の流体における有効性を示す．
③最後に実用的な問題として3次元非定常遷音速バフェットを取り扱う．遷音速バフェットは航空機翼面にて衝撃波が振動する複雑な非定常流体現象であり，精密な予測・再現が困難である．よって最先端のCFD技術と高性能の計算機資源が必要とされる課題であり，ここに新MUSCL-THINCで世界のトップに躍り出る事が最終目標である．初年度である2023年度には，これらの内①を実施できた．
2年目に当たる2024年度には，②に着手した．MHDや超臨界流体への拡張は予定通りである．具体的には，MHDについては先ごろ，雑誌への掲載が決まったばかりである．超臨界流体については国際会議への発表予定があり，その後に論文化する予定である．ただし③の準備として，非構造格子への拡張は未解決である．これは本提案手法が純粋な構造格子系を想定したものであるためであり，根本的な定式化の見直しが必要となる．現在，構造格子で実証された方法をできる限り残しながら，非構造格子用のコーディングを行ない，テストケースを試行している．
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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
基本的な手法の中核は発表できた．MHDや超臨界流体への拡張は予定通りである．
・MHDについては先ごろ，雑誌への掲載が決まったばかりである．
・超臨界流体については国際会議への発表予定があり，その後に論文化する予定である．
ただし非構造格子への拡張は未解決である．これは本提案手法が純粋な構造格子系を想定したものであるためであり，根本的な定式化の見直しが必要となる．現在，構造格子で実証された方法をできる限り残しながら，非構造格子用のコーディングを行ない，テストケースを試行している．
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| Strategy for Future Research Activity |
「②混相流，MHD，超臨界流体など種々の流体における有効性を示す」については予定通り対外発表を進めていく．
「③実用的な問題として3次元非定常遷音速バフェットを取り扱う」については，上述の通り非構造格子への拡張のための時間を確保し，注力する．これが完了し次第，こちらも対外発表を進める．
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| Causes of Carryover |
主には非構造格子への拡張に想定以上の時間がかかり，その成果発表が次年度へと後ろ倒しになったためである．つまりこのための旅費を次年度に繰り越した．
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