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直交格子を用いた高アスペクト比翼のフラッタ解析

研究課題

研究課題/領域番号 12J03800
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 流体工学
研究機関東北大学

研究代表者

坂井 玲太郎  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 航空本部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2012年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード数値流体力学 / 直交格子法 / 非圧縮性流体 / 埋め込み境界法
研究概要

本年度は高アスペクト比翼のフラッタ解析を目指して、埋め込み境界法に基づく壁面乱流モデルについて実問題への対応を図るとともに、同手法に基づく移動物体問題の解法を高レイノルズ数流れに拡張した。さらに大規模非定常解析における出力データサイズの課題を解決すべく、後処理としてのデータ圧縮法を提案・導入し、流体解析と後処理を統合した解析環境を構築した。
壁面乱流モデルは基本的な流れにおいて有効性を確認してきたものの、工学的な立場からは圧力勾配のある流れ場が重要視される。そこで圧力勾配を考慮できる一般化壁関数を導入することで実問題への対応を図った。平板乱流境界層の計算を通じた検証ののち、高アスペクト比翼と航空機主脚の解析に壁関数を適用し、その効果を検証した。
移動物体問題の解法についてはその適用が低レイノルズ数流れにとどまっていたことから、本課題で対象とする高レイノルズ数流れへの拡張を行った。ピッチング運動する翼型周りの流れ計算では、迎え角が増すにつれて揚力・抗力係数が増加し、その推移から解法の妥当性を検証した。さらにフラッタ運動を模した高アスペクト比翼の移動解析では、移動に伴う流れ場の変化および係数の変動を確認した。
大規模非定常解析の取り組みの中で膨大な出力データサイズが課題となったことから、直交格子法の特徴を活かしたデータ圧縮法を提案・導入することで解決を図った。格子点数約2億点を用いた翼ボルテックスジェネレーターの大規模非定常解析において、データ品質を維持したままデータサイズを元データの7%程度まで削減し、圧縮法の有効性を示した。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Wavelet-based data compression for flow simulation on block-structured Cartesian mesh2013

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Sakai, Daisuke Sasaki, Shigeru Obayashi, Kazuhiro Nakahashi
    • 雑誌名

      International Journal for Numerical Methods in Fluids

      巻: Volume 73 Issue 5 号: 5 ページ: 462-476

    • DOI

      10.1002/fld.3808

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Wavelet-Based Data Compression Technique for Building-Cube Method2013

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Sakai, Shigeru Obayashi, Daisuke Sasaki, Kazuhiro Nakahashi
    • 学会等名
      Tenth International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2013-11-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Building-Cube Methodを用いた実用的な大規模乱流解析手法の構築2013

    • 著者名/発表者名
      坂井玲太郎, 大林茂, 松尾裕一, 中橋和博
    • 学会等名
      第45回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2013
    • 発表場所
      船堀
    • 年月日
      2013-07-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Practical Large-Eddy Simulation for Complex Turbulent Flow field with AdaptiveCartesian Mesh and Data Compression Technique2013

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Sakai, Shigeru Obayashi, Yuichi Matsuo, Kazuhiro Nakahashi
    • 学会等名
      21st AIAA Computational Fluid Dynamics Conference
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2013-06-25
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 埋め込み境界型壁面モデルを用いた直交格子積み上げ法による流体解析2012

    • 著者名/発表者名
      坂井玲太郎
    • 学会等名
      第26回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都)
    • 年月日
      2012-12-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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