| 研究課題/領域番号 |
21K14349
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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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小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 (2023)
国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 (2021-2022) |
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研究代表者 |
山下 礼 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20804644)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 全空間シミュレーション / 空間進行法 / ソニックブーム / カットオフ / セカンダリーブーム / 衝撃波 / CFD / 数値流体力学 / 超音速流 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超音速機から発生するソニックブームは、準１次元音響解析で評価されてきたが、その適用範囲は衝撃波が回折する前までに限定されている。本研究では、空間進行法を用いた全空間・高速シミュレーション法を構築し、ソニックブームが消失するまでの全領域に亘る世界でも例のない3次元直接解析を実現する。そして、回折領域を透過した波によるカットオフブーム、及び回折衝撃波によるセカンダリーブームの減衰・消失機構を解明し、ソニックブームの大規模構造を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
超音速機から発生するソニックブームは、準１次元音響解析で評価されてきたが、その適用範囲は衝撃波が回折する前までに限定されている。本研究では、空間進行法（超音速流方向に計算を進めていく高速解法）を用いた全空間・高速シミュレーション法を構築し、ソニックブームが回折して消失するまでの3次元空間内での挙動を調査した。そして、飛行試験以外では評価が困難とされてきた、斜め下方に伝播する衝撃波の回折現象（横方向カットオフ）、及び上空で回折する衝撃波が地上に到達して生じるセカンダリーブーム現象の減衰・消失機構を解明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超音速機から発生する衝撃波がもたらす爆発音（ソニックブーム）は、次世代超音速旅客機を導入する上で最も重要な課題である。本研究では、前例のない複雑なソニックブーム現象の直接シミュレーションに成功し、飛行試験以外では評価が困難とされてきた、実在大気中で生じる衝撃波の回折現象を明らかにした。これらの成果は、国際民間航空機関（ICAO）で議論されているソニックブームの基準策定や超音速旅客機の開発促進に繋がるものである。
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