2013 Fiscal Year Annual Research Report
不確かさの確率論的定量化法を用いたＬＥＳの非平衡壁面モデルの開発
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24760670
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
河合 宗司 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 国際トップヤングフェロー (40608816)
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| Keywords | 数値流体力学 / 航空宇宙流体力学 / 圧縮性流体力学 / 乱流 / 流体工学 / 高レイノルズ数流れ / ラージ・エディ・シミュレーション / 不確かさの定量化 |
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| Research Abstract |
本年度は、最終年度の研究計画に沿って、Krigingモデルを用いたダイナミックサンプリングに基づく不確かさの定量化法を提案し、翼型周りの高レイノルズ数衝撃波ー境界層干渉問題に対して、壁面モデル内で解くRANS方程式の不確かさが結果に与えるばらつきを、その変動幅と確立密度分布で定量化した。またその結果に基づき、対流・圧力・粘性の各タームの寄与バランスを自動的に満たすLESの非平衡壁面モデルを確立した。
研究期間全体を通じ、確立した本非平衡ダイナミック壁面モデルは、対流項や圧力項の効果を考慮するRANS方程式を壁面モデル内で解くモデルとして、経験的なパラメータの導入やチューニング、複雑な制御理論を用いること無しに、高レイノルズ数乱流境界層を正確に予測した世界で初めての成果である。また本モデルを用い、今まで詳細な解析が困難であった高レイノルズ数衝撃波ー境界層干渉剥離流れや乱流遷移・再付着を伴う翼型周りの解析に成功した。これ等の成果は、3つの学術雑誌論文としてまとめられ、Physics of FluidsのMost Read Articlesにも選出された。
また数値シミュレーションを用いた不確かさの定量化では、独自にKriging理論に基づく新たな不確かさの確率論的定量化法を開発し、遷音速翼流れにおける乱流モデルの不確かさが結果に与える影響の定量的評価に成功した。またその不確かさを定量化したデータから、不確かさ要因が空力性能に与える影響の重要度や感度や、不確かさに敏感な現象理解が得られる事を示した。これ等の成果から、不確かさを定量化したデータは単に不確かさの評価のみに止まらず、その不確かさ要因に対する感度や重要度、更にはその感度や重要度を司る流体現象理解が行えることを示してきた。これ等の成果は今年度、複数の国際会議で発表予定であり、また現在学術雑誌論文への投稿を準備している。
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