| 研究課題/領域番号 |
21KK0258
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))
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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 | 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) |
2022 – 2024
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | 衝撃波 / 乱流 / CFD / 遷音速 / 数値流体力学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
衝撃波は圧縮性流体における物理量の不連続面である．基課題では画像処理（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している．そしてこれを組み込んだ高精度流体計算法の構築に取り組んでいる．ただしその適用範囲は現状，乱れの無い「層流」状態に限られている．本国際共同研究では，これをより現実的な「乱流」状態に発展させる．実用乱流計算の世界的実績を有する英国ケンブリッジ大学Paul G. Tucker教授と共同研究を実施し，衝撃波と乱流を共に安定かつ精度良く捕捉する方法を提案する．
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| 研究実績の概要 |
英国ケンブリッジ大学に6.5か月間滞在し，圧縮性流体における実用乱流計算法の研究を行なった．具体的には，衝撃波と乱流境界層が干渉する「遷音速バフェット」流れにおいて，忠実度や計算コストが高いLES (Large Eddy Simulation)と，計算効率を重視したRANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes)のハイブリッド手法であるZonal DES(Detached Eddy Simulation)について，そのハイブリッド切り替え位置が数値解に与える影響を調査した．
その結果，従来のガイドライン（ハイブリッド位置は壁近くが望ましい）に反し，むしろ壁から十分離す事で，（衝撃波と干渉している）乱流境界層を完全にRANSで扱う方が，遷音速バフェットをより精度良く再現できる例を示す事が出来た．これは衝撃波・乱流が共存する実用的な流体計算の今後の方向性を決定付けるポテンシャルを秘めたインパクトの大きい結果である．今後はハイブリッド境界の与え方や流入条件の影響も調査する．また遷音速バフェットに限らず，広く衝撃波・乱流境界層干渉問題を扱う．
なお当初は「衝撃波の計算法」と「乱流の計算法」の”切り替え部”を対象とした研究を行なう予定であった．しかし英国にてTucker教授らと直接の議論を行なった結果，その研究は「乱流自体の数値計算法の研究」を着実に行った後に，これとは独立して行えば良い事が分かった．このため，英国滞在中の主たる研究内容は，この「乱流自体の数値計算法の研究」へと変更した（”切り替え部”については，別途研究を進める）．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
順調に国際会議における発表を行なう事ができた．また並行して進めていた衝撃波・乱流境界層干渉の研究（本研究のベースとなる研究）についてもジャーナル論文に採択された．
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究を更に進め，国際会議発表およびジャーナル論文の執筆を目指す．
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