非構造格子CFDの他分野複合問題への展開

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555043
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中橋 和博 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00207854)
• 研究分担者: 松島 紀佐 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40332514) ; 福西 祐 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60189967) ; 福永 久雄 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50134664) ; 小寺 正敏 (独法)航空宇宙技術研究所, 研究員 ; 加藤 琢真 東北大学, 流体科学研究所, 講師 (60292231)
• キーワード: 非構造格子 / ナビエ・ストークス計算 / CFD / 並列計算

研究概要

本年は、昨年度開発した流体並列計算ソルバーについて、更にハイブリッド非構造格子へと展開するとともに、領域分割に伴う精度劣化について詳細に検証した。その結果、計算効率をほとんど落とさずにより高精度なナビエ・ストークス計算を実現している。また、表面格子生成法については学術論文に掲載するとともに、ハイブリッド非構造格子の開発を進めた。オーバーセット非構造格子法もより高度化するとともに、移動格子についても発表、これにより形状の変化する問題や飛行機の姿勢角が急激に変化する場合等の複合問題を解くことが可能となり、それを用いた飛行機の動的シミュレーションに関する内容を国際会議で発表した。
空力設計においては、逆解法を用いての翼胴一体形状の飛行機を設計、航空宇宙技術研究所の超音速実験機の主翼設計にも応用し、かつその設計システムの高度化を進めた。遺伝的最適化法との組み合わせによる航空機複合最適化への研究も進めた。
応用として、燃焼複合問題である超音速燃焼エンジン内の流れに適用し、その燃焼過程の物理的状況を明らかにしている。また、マイクロガスタービン内流れの解析にも応用し、その流路設計に必要な情報を導いた。さらに、人工心臓内部の流動解析なども本研究で開発した非構造格子CFDにより行った。

研究成果

• [文献書誌] Yasushi Ito, K.Nakahashi: "Direct Surface Triangulation Using Stereolithography Data"AIAA Journal. 40,2. 490-496 (2002)
• [文献書誌] Takeshi FUJITA, et al.: "Aerodynamics Evaluation of NAL Experimental Supersonic Airplane in Ascent Using CFD"Journal of Aircraft. 39. 359-364 (2002)
• [文献書誌] 須波徹治, 小寺雅俊, 中橋和博: "スクラムジェットエンジンの混合・燃焼形態に関する考察-弱燃焼から強燃焼への遷移過程"日本航空宇宙学会論文集. 50巻576号. 22-29 (2002)
• [文献書誌] T.E.Pambagjo, K.Nakahashi, K.Matsushima: "An Alternate Configuration for Regional Transport Airplane"Transactions of The Japan Society for Aeronautical and Space Sciences. 45・148. 94-101 (2002)
• [文献書誌] Yasushi Ito, K.Nakahashi: "Surface triangulation for polygonal models based on CAD data"Int. J. for Numerical Method in Fluids. 39. 75-96 (2002)
• [文献書誌] Takuma Kato, et al.: "Computational Flow Visualization in Vibrating Flow Pump lone Artificial Heart by Unstructured Grid"Artificial Organs. 27. 41-48 (2003)