| 研究課題/領域番号 |
19K15205
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
阿部 圭晃 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (40785010)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 圧縮性流体 / 高次精度手法 / 非構造格子 / 高次精度非構造スキーム / CFD / 複雑形状 / 流束再構築法 / 流体力学 / GPU |
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| 研究開始時の研究の概要 |
航空宇宙工学分野において，複雑な形状を有する物体周りの流れやそれに起因する音響場を正確に理解する数値解析は，精密な設計が求められる環境適合性の高い航空宇宙機の開発において必要不可欠な技術である．本研究では，より複雑な形状周りの非定常乱流解析が可能となる数値解析手法を構築し，その有効性を実証する事を狙う．そのために，圧縮性流体の非構造高次精度離散化手法と，最新の計算機アーキテクチャ（Graphic Processing Unit: GPU）の双方を用いた枠組みを構築する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，航空機周りの流れに代表される複雑な形状周りの圧縮性流体に対し，物体の形状表現に優れた非構造格子による高精度の数値解析手法（流束再構築法）を適用することで数値安定性と精度を検証し，同手法の実用問題への適用可能性を議論した．具体的に，航空機着陸脚とエンジン低圧タービン翼周りの解析に取り組み，物体近傍で四面体セルを用いた計算格子上での不安定性が強く残ることを突き止め，更なる計算安定化が必要という課題が残された．また，同手法を様々な計算機環境で実行可能となるよう拡張し，ベクトル計算機を用いた高効率実行が可能であることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，航空機周りの流れに代表される複雑な形状周りの圧縮性流体に対し，物体の形状表現に優れた非構造格子による高精度の数値解析手法（流束再構築法）を適用することで数値安定性と精度を検証し，同手法の実用問題への適用可能性を示した．航空機着陸脚やエンジン低圧タービン翼周りの複雑な流れ場を流束再構築法により高精度に解析可能であることを実証した一方で，このような複雑な物体周りでは計算の不安定性が残されることも課題として示された．また，同手法を様々な計算機環境で実行可能となるよう拡張し，今後の計算機技術の進歩に合わせて更に高い精度で圧縮性流体を解析する基盤が整ったと言える．
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