| 研究課題/領域番号 |
19K04834
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 衝撃波 / 画像処理 / 画像認識 / 圧縮性流体力学 / 数値流体力学 / CFD / エッジ検出 / 航空宇宙工学 / 流体力学 / 空気力学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，画像処理（情報工学分野）におけるエッジ検出法『Canny法』を衝撃波に応用する事で，衝撃波を自動で簡単かつ正確に検知する．そしてこれを組み込んだ従来比64倍解像度の高精度流体シミュレーション方法を構築する．
衝撃波は圧縮性流体における物理量の不連続面であり，理学・工学・医学などの様々な分野に現れる．本研究で衝撃波を簡単かつ正確に検知し，これを利用した高解像度シミュレーションを行えば，新しい航空宇宙機設計，超新星爆発の解明，災害軽減，治療法改善などが期待される．
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| 研究成果の概要 |
画像処理から着想を得た新しい衝撃波検知法『CEDRIC』を提案した．これにより従来法に比べて滑らかで誤差の少ない衝撃波検知を実現した．
そしてこれを数値流束関数『SLAU2』と組み合わせて新たな流体計算法『C-SLAU2』を構築した．ただし数値実験によれば，衝撃波に対する安定性に大幅な改善は見られなかった．この事は，例えば衝撃波内部における数値粘性制御について再考の余地がある事を示唆した．
また将来的な応用性を考え，『SLAU2』を理想気体「以外」の「混相流」ならびに「MHD（電磁流体）」へと拡張した．いずれも数値粘性の与え方や，支配方程式の扱い方を工夫する事で従来法の課題を解決した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により，衝撃波の滑らかかつ誤差の少ない自動検知に成功した．自動で衝撃波位置を正確に検知できれば人間では探せない衝撃波も精度良く発見できる．また非専門家や初心者も安心して衝撃波を特定できる．また，これにより「真に衝撃波でのみ安定」に計算できれば，それ以外の場所では高い精度を保ち，起きている流体現象をより良く解像できる．
これらは超新星爆発や太陽内部流れなど宇宙物理の解明，新しい航空宇宙機の設計，結石治療など理・工・医学の様々な分野に貢献する．
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