| 研究課題/領域番号 |
21H01523
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
河合 宗司 東北大学, 工学研究科, 教授 (40608816)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2023年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
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| キーワード | 乱流境界層 / 高レイノルズ数流れ / 圧縮性流体 / LES / データ駆動科学 / 圧縮性熱流体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、航空機の性能や安全性に大きな影響を持つ圧縮性乱流境界層現象に対し、開発してきた高次精度・圧縮性流体解析コードと最新鋭のスパコンを駆使した大規模直接数値解析から、複雑流体現象を高忠実に再現する時空間大規模データベースを構築する。また構築する高忠実な大規模データベースの理論的およびデータ駆動的アプローチの両面を駆使した多角的解析から、圧縮性乱流境界層現象の物理メカニズムや物理法則を明らかにし、航空機などの圧縮性高レイノルズ数流れに高忠実な数値解析を適用可能とする汎用性の高い物理モデルを確立する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，航空機やロケットなどの空力性能や安全性に大きな影響を持つ衝撃波や壁面熱流束を伴う高レイノルズ数・圧縮性乱流境界層剥離現象の高忠実なシミュレーションを可能とするlarge-eddy simulation (LES)の壁面モデルの確立を目指し研究を進めた．衝撃波および壁面熱流束を伴う圧縮性剥離現象の詳細を大規模直接数値計算から明らかにし，得られた知見を基に独自に開発してきた壁面モデルを発展させた．また本壁面モデルを用いて，衝撃波や壁面熱流束を伴う高レイノルズ数・過膨張ノズル内の乱流境界層剥離現象に起因する衝撃波の低周波自励振動現象解析を実施し，本壁面モデルLESの有効性を検証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
航空機やロケット開発の設計上流段階から信頼できる機体設計を実現するため，高忠実なLESの設計開発への展開に対する期待が近年大きくなってきている． LESを設計開発に展開するためには，航空宇宙分野で扱う必要がある10の7乗レベルの高レイノルズ数条件における衝撃波や壁面熱流束を伴う圧縮性乱流境界層剥離流れを予測可能とするLES技術（壁面モデルLES）の確立が不可欠であり，当該研究分野に貢献することを目指して研究を推進した．また本研究成果は，航空宇宙分野に限らず，衝撃波や壁面熱流束を伴う幅広い工学分野の高レイノルズ数流れを伴う流体解析に対する波及効果も期待できると考えている．
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