| 研究課題/領域番号 |
19K04835
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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 |
宮路 幸二 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60313467)
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| 研究分担者 |
川村 恭己 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50262407)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | フラッター / 空力弾性 / 数値流体力学 / 自励振動の高速数値計算 / 不連続応答の応答曲面 / CFD / 不確かさ解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
航空機設計における翼の空力弾性連成振動（フラッター）の予測は、航空機の性能と安全性を決定する非常に重要な項目である。
本研究では、フラッター発生時の周期的な流れを効率的に解くことのできる数値計算手法を用いて、計算精度を損なうこと無く、計算時間を大幅（従来の1/20程度）に短縮することを目指す。
さらに、飛行条件の変化や計算モデルの不確かさがフラッターの予測に及ぼす影響を調べるための、不確かさ解析手法を開発する。
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| 研究成果の概要 |
航空機の翼の空力－弾性連成自励振動であるフラッターの高速数値計算手法を開発した．流体と構造の非定常方程式を時間発展的に解く従来法に代えて，フーリエ級数展開を用いて新たな基礎式を導出し，その定常解として一周期中のサンプル時刻の解を求める時間スペクトル法を用いた．特にフラッター振動数を求めるために，周期解でゼロとなるべき流体方程式の残差を最小化する手法を提案し，実証した．また，計算条件や計算モデルの不確かさが計算結果に及ぼす影響を定量的に評価するために，多項式カオス展開法を発展させ，マルチエレメント多項式カオスとマルチウェーブレット基底展開を用い，不連続的な応答曲面を適切に予測する手法を開発した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した時間スペクトル法により，航空機の巡航条件である遷音速域の翼フラッターを，従来法よりも高速に予測することが可能になった．本法は特にフラッターの安定／不安定境界付近の構造応答の予測に有効である．また本研究で開発した応答曲面を用いた不確かさ解析は，高い汎用性を持ち，広範な問題に適用可能である．本研究の成果は航空機の多分野統合最適化設計の主要な部分を担い，より安全で，経済性と環境適合性に優れた航空機開発に大きく貢献する．
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