Adjoint sensitivity analysis based on lattice Boltzmann method for flow-induced sound problems
| Project/Area Number |
20K22397
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
Kusano Kazuya 九州大学, 工学研究院, 助教 (10879977)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
|
| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
|
|---|
| Keywords | 数値流体力学 / 格子ボルツマン法 / アジョイント法 / 流体騒音 / 形状最適化 / エオルス音 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では、格子ボルツマン法（LBM）に基づく流れ場と音響場の直接解法を用いて、流体騒音の低減を目的とした変分問題を定式化することにより、流体騒音に対する設計パラメータの感度を高精度に評価可能な手法を構築する。本設計感度解析手法によって、実験や数値解析による試行錯誤を繰り返すことなく、従来設計を超える革新的な静音形状を創出することが可能になると期待される。
|
| Outline of Final Research Achievements |
The present study developed an adjoint sensitivity analysis method that enables the evaluation of the sensitivities of far-field sounds with respect to object shapes. In this method, flow-induced sounds are directly simulated based on the lattice Boltzmann equation (LBE) with an athermal model under low-Mach-number conditions. In addition, wall boundaries of complex geometries are considered using the interpolated bounce-back (IBB) condition, which also allows the adoption of arbitrary parameters that define object geometries as design variables in the sensitivity analysis. The sensitivities of far-field sounds to numerous design variables can be evaluated by solving the adjoint equation, which is derived from the LBE with the IBB condition. This study demonstrated the validity of the proposed method using several test problems. In these tests, the sensitivities evaluated by the adjoint method are compared with those evaluated by the finite difference method.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
流体騒音はターボ機械や車両などの空力設計において重要な課題である．しかしながら、流体騒音の低減を目的とした汎用的な設計手法は確立されておらず、これまでは設計者の経験と直感に基づいて試行錯誤的に形状を変更せざるを得ず、このような方法による低騒音化には限界があった。本研究では、流体騒音に対する設計パラメータの感度を高精度かつ高速に評価可能な手法を構築した。本手法によって、実験や数値解析による試行錯誤を繰り返すことなく、従来設計を超える革新的な静音形状を創出することが可能になると期待される。さらに、これまで対処できなかった複雑な構造を有する機器に対しても流体騒音を低減できる可能性がある。
|
Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
