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大きな変形を伴う3次元物体まわりの流動数値シミュレーションは、今日の数値流体力学手法でも未だに困難な問題であり、それを実現するには、複雑形状への格子の対応、物体の変形に対応する動的格子、および精度と効率の良いナビエ・ストークス数値解法の開発が必要である。本研究では、その内の物体の変形に対応する動的格子法を新しく提案することを目的として進めてきた。ここで開発した手法は、任意三次元形状を扱うため非構造格子および非構造ハイブリッド格子を対象とし、格子点の移動量を変数とした楕円型偏微分方程式を解くことにより物体変形に伴う空間の格子移動量を計算する方法である。
各位置での格子移動量を、格子密度により制御するための非線形係数を用いることにより、物体変形後も流動計算に必要な格子密度と格子の質を保った適切な移動格子法を実現した。併せて非構造格子法上での非定常流計算ソルバーとして、有限体積風上法に基づく計算コードを開発し、翼の振動問題に適用して計算の精度検証をした。また、遺伝的アルゴリズムによる三次元翼空力設計に際し、設計過程で生じる様々な翼形状に対して格子を自動的に対応させることに適用し、本研究で開発した動的格子法の有用性を示した。現在、より大きな変形を伴う羽ばたき運動の翼に適用して計算を進めている。
本研究において開発した動的格子法は、振動翼等の問題には工学的に有用な方法であることが示せた。しかしながら、研究の最終目標である大変形問題に対しては、偏微分方程式法だけでは格子の重なり等が生じる。今後、辺交換法も組み込むことにより、大変形問題に対応した動的格子が可能と思われる。
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