非定常遷音速流れ解析に適するNSシミュレ-タの開発

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02452114
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大宮司 久明 東北大学, 工学部, 教授 (70005239)
• 研究分担者: 山本 悟 東北大学, 工学部, 助手 (90192799) ; 井小萩 利明 東北大学, 工学部, 助教授 (90091652)
• キーワード: 数値流体力学 / 非定常流れ / 遷音速流れ / ナビエ・スト-クス方程式 / シミュレ-タ / コンピュ-タ・グラフィックス / 差分法 / アニメ-ション

研究概要

この研究の目的は、まず非定常遷音速流れを解析するための効果的な計算アルゴリズム、特に衝撃波のみならず非定常後流やジェットも正確にシミュレ-トできる新しい差分スキ-ムを開発することであり、さらに、非定常計算によって得られた結果をコンピュ-タグラフィックス装置を用いて実際にビデオ装置に動画として記憶するためのシステム、すなわちNSシミュレ-タを設計することである。本年度行った研究業績の概要を以下にまとめた。
1.二次元オイラ-方程式に対して、新しい空間差分スキ-ムを提案した。これは、従来のTVD差分スキ-ムに代わって、MUSCL型の空間差分を用いる点に特徴がある。これと流束分離法、近似リ-マン解法そして有限体積アプロ-チにより導出された流束サブベクトルを用いることで、従来の差分スキ-ムに比べ計算格子への依存性が少ないことが計算結果から証明された。
2.1.を二次元ナビエ・スト-クス方程式に拡張した。非定常遷音速翼列流れを数値計算した結果、衝撃波の解像度の向上に加えて、境界層厚さ、後流の軌跡、さらにはこれらに影響される全圧損失等の精度を改善することが証明された。
3.1.と2.の計算コ-ドを、すでに開発している16mmフィルムのよる動画作製システムに組込み、遷音速ならびに超音速圧縮機翼列の非定常流れ解析を行い、同時に16mmフィルムの動画を作製した。
4.本研究の成果は、日本機械学会、12th Int.conf.on Numerical Methods in Fluid DynamicsーOxfordを初めとする国内外の学会、会議等ですでに報告済みであり、また、1991年6月に開催されるASMEーJSME Fluids Engineering Conferenceでも発表予定である。

研究成果

• [文献書誌] S.Yamamoto: "NAVIERーSTOKES ANALYSES OF SEVERAL TYPES OF TRANSONIC CASCADE FLOWS" Proc.of the 3rd JapanーChina Joint Conf.on Fluid MachineryーOsaka. Vol.II. 423-430 (1990)
• [文献書誌] 山本 悟: "非定常遷音速翼列流れの高解像度差分スキ-ム" 日本機械学会講演論文集B編No.900ー59. 274-276 (1990)
• [文献書誌] 石坂 浩一: "非定常遷音速翼列流れ解析用数値シミュレ-タによる動画作成" 第4回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 487-490 (1990)
• [文献書誌] 山本 悟: "斜め衝撃波を伴う流れの高解像度差分スキ-ム" 平成2年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 107-112 (1990)
• [文献書誌] 山本 悟: "非定常遷音速翼列流れの数値計算" 第4回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 37-40 (1990)
• [文献書誌] S.Yamamoto: "A Streamwise TVD Scheme for Solving the Compressible Euler Equations" Proc.of Third Int.Conf.on Hyperbolic ProblemsーUppsala. (1990)
• [文献書誌] 山本 悟: "非定常遷音速翼列流れの乱流シミュレ-ション" 第8回航空機計算空気力学シンポジウム論文集. (1990)
• [文献書誌] S.Yamamoto: "Numerical Simulation of Unsteady Turbulent Flow through Transonic and Supersonic Cascades" Proc.of 12th Int.Conf.on Numerical Methods in Fluid DynamicsーOxford. (1990)
• [文献書誌] S.Yamamoto: "A NUMERICAL METHOD FOR TRANSONIC CASCADE FLOW PROBLEM" J.of Computers & Fluids. (1991)
• [文献書誌] S.Yamamoto: "Unsteady NavierーSokes Simulation of Turbulent Flows through a Supersonic Compressor Cascade" First Joint ASMEーJSME Fluids Engineering Conference. (1991)
• [文献書誌] 石坂 浩一: "非定常遷音速翼列流れ解析に適した数値シミュレ-タの開発" 日本機械学会論文集B編. (1991)
• [文献書誌] S.Yamamoto: "Computation of Unsteady Transonic Cascade Flow Using the Euler and NavierーStokes Equations of Contravariant Velocities" 1991 Yokohama International Gas Turbine Congress. (1991)