スーパーコンピュータと実験風洞を統合したハイブリッド風洞システムの開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555053
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 早瀬 敏幸 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (30135313)
• 研究分担者: 井小萩 利明 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90091652) ; 小濱 泰昭 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (60006202) ; 林 叡 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10021982) ; 福西 祐 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60189967) ; 高木 敏行 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20197065)
• キーワード: 実験数値流体力学 / 実験風洞 / 数値風洞 / ハイブリッド風洞 / 流れ場のオブザーバ / 流れ場の解析手法 / スーパーコンピュータ / カルマン渦

研究概要

小型の風洞実験装置を製作し、これをスーパーコンピュータと高速ネットワークを用いて結合するシステムを構築した。実測データのフィードバックにより数値解析結果が実際の流れ場へ収束し得ることを、風洞内に設置した角柱後流のカルマン渦列に関する実験により検証した。数値計算には,東北大学流体科学研究所未来流体情報創造センターのスカラー型並列計算機システムを用いた。新たに製作した小型の風洞とスーパーコンピュータとの間を,毎秒1ギガビットの転送速度を持つ高速ネットワークにより結合した。計測データはレーザ流速計による速度信号と、圧力変換器による角柱表面上の圧力を用いた。パソコンを用いて処理した測定データをスーパーコンピュータに送り、リアルタイムで流れ場を計算した後,再びデータ処理用のワークステーションに転送し、実際の流れ場の任意の状態量をディスプレイ上に表示するシステムのシミュレーションを行った。本年度は,フィードバックアルゴリズムの検討を主にオフラインで行い,種々のフィードバック則の有効性を明らかにし、ハイブリッド風洞システムを構築するための基礎的知見を得た。また,弾性壁を持った流路内の流れの数値解析、および乱流制御のための効率的な数値解析手法の検討や、分布センサー・アクチュエータに関する検討、およびこれらの制御システムの輸送機器システムへの応用などに関する検討もあわせて行った。

研究成果

• [文献書誌] Toshiyuki Hayase: "Monotonic Convergence Property OfTurbulent Flow Solution with Central Difference and QUICK Schemes"Journal of Fluids Engineering,Transactions of the ASME. 121-2. 351-358 (1999)
• [文献書誌] 早瀬 敏幸: "スーパーコンピュータと実験計測を統合したハイブリッド風洞に関する基礎的研究(基本構造の検討)"計測自動制御学会東北支部35周年記念学術講演会予稿集. 29-30 (1999)
• [文献書誌] 早瀬 敏幸: "コラプシブルチューブの自励振動におけるチューブの軌方向初期ひずみの影響"日本機械学会論文集(B編). 65-638. 3352-3358 (1999)
• [文献書誌] Satoru Hayashi: "Dynamic Characteristics of Collapsible Tube Flow"JSME Intemational Joumal, Ser.C. 42-3. 689-696 (1999)
• [文献書誌] Satoru Hayashi: "Chaotic Oscillations in a Direct-Acting Poppet Valve Circuit (Pipeline Length as a Control Parameter)"Proceedings of 4th JHPS IntenationaI Symposium on Fluid Power. 597-602 (1999)
• [文献書誌] 林 叡: "油圧弁式セミアクティプダンバ主弁まわりの流動数値解析と流体力がダンバの安定性に及ぼす影響"日本油空圧学会論文集. 31-1. 22-29 (2000)
• [文献書誌] 小津泰昭: "空力浮上形輸送システムの空力特性とその安定性に関する研究"日本航空宇宙学会論文集. 47-521. 79-87 (1999)
• [文献書誌] Toshiaki lkohagi: "Numerica Investigation of Compressibility Effect on Turbulent Couette Flow Using Large Eddy Simulation"Computational Fluid Dynamics JOURNAL. 8-2. 243-249 (1999)
• [文献書誌] Toshiaki lkohagi: "A Robust Solution Method Combined with the TVD Scheme for Unsteady Incompressible Navier-Stokes Equations"Computational Fluid Dynamics JOURNAL. 8-2. 274-284 (1999)
• [文献書誌] 井小荻利明: "翼形まわりの過渡流の数値シュミレーション"日本機械学会論文集(B編). 65-634. 28-34 (1999)
• [文献書誌] Toshiaki Ikohagi: "MQUICK Upwind Scheme for the Incompressible Navier-Stokes Equations"Journal of Computational Fluids Engineering. 4. 41-52 (1999)
• [文献書誌] Toshiyuki Takagi: "Magnetic properties of Ni2+xMn1-xGa(shape memory alloy)"J. Magn. Soc. Japan. 23-1. 626-627 (1999)
• [文献書誌] Toshiyuki Takagi: "Reduction of levitation decay in high Tc superconducting magnctic bearings"Cryogenics. 39-4. 331-338 (1999)
• [文献書誌] Toshiyuki Takagi: "Phase Transitions in lntemnetallic Compounds Ni-Mn-Ga with Shape Memery Effect"lEEE TRANSACTONS ON MAGNETICS. 35-5. 3811-3813 (1999)
• [文献書誌] 福西 祐: "薄膜アクチュエータによる境界層遷移の能動制御"日本機械学会論文集(B編). 65-637. 3042-3047 (1999)
• [文献書誌] Yu Fukunishi: "Structures in High-Reynolds Number Turbulent Boundar Layers"Proc. 8th Asian Congress of Fluid Mechanics. 99-102 (1999)
• [文献書誌] 福西 祐: "ピエゾフィルムにより平板境界層中に斜行波を導入する実験的研究"日本航空宇宙学会北部支部1999年講演会および第9回ラム/スクラムジェットシンポジウム講演論文集. 73-78 (1999)
• [文献書誌] 福西 祐: "後退円柱境界層中の流線曲率不安定波の構造に関する数値シミュレーションによる研究"日本機械学会1999年次大会講演論文集. 11-12 (1999)