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2017 年度 実績報告書

航空機の環境適合性・安全性向上のための直交格子法に基づく非定常流の数値解析

研究課題

研究課題/領域番号 16J07740
研究機関東京大学

研究代表者

玉置 義治  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
キーワード直交格子 / 乱流境界層 / 埋め込み境界法 / 非定常流
研究実績の概要

本年度はまず,昨年度開発した直交格子における乱流解析用壁面境界条件を検証するとともに,そのベースである直交格子ベース流体ソルバの機能のさらなる拡充を行った.その1点目として,複雑な形状周りでの解析を可能とするために,境界条件の設定方法等の開発・検討を行った.またその結果を用い,高揚力装置展開状態での航空機全機周りの乱流解析がロバスト行えることを実証した.2点目として,開発した壁面境界条件を用いることのできる格子の条件についての調査を行った.2次元の平板上の乱流境界層の解析では,格子幅を境界層厚みの1/50以下とすれば表面摩擦係数が5%以内で再現できること,境界条件の決定に使用するイメージポイントは,壁面から格子幅の3倍以上離れた場所に設置するのが望ましいことを確認した.この結果に基づき,航空機全機周り流れ場の解析に必要な格子等の見積もり・実証を行った.
以上の手法を用いて,非定常流れ場の解析を行った.非定常計算で従来広く用いられている乱流モデルであるDelayed-Detached Eddy Simulationを直交格子で用いた場合,乱流境界層が正しく再現できないことを確認した.そこで,乱流モデルの改良を行い,乱流境界層の計算における格子依存性を低減した.この乱流モデルを用いて遷音速・高迎角における翼の数値計算を行ったところ,実験で観察されるような衝撃波背後での流れの剥離・付着の繰り返しと,それに伴う衝撃波の振動が再現された.併せて,高揚力装置30P30N周りの非定常流れ場を数値計算し,翼前縁のスラットから放出される空力音の予測を行った.
以上のように,非定常乱流解析を行う上で必要な諸要素の開発・検証および,それらを用いて航空機に関連した非定常流れ場を計算,物理の考察を行った.よって,所期の目的である「航空機の環境適合性・安全性向上」に資する知見を得ることが出来たと考える.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] 直交格子流体ソルバUTCartを用いたNASA-CRM の非粘性およびRANS解析2018

    • 著者名/発表者名
      玉置義治,原田基至,今村太郎
    • 雑誌名

      航空宇宙技術

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.2322/astj.JSASS-D-17-00024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Turbulent Flow Simulations of the NASA Common Research Model using Immersed Boundary Method2018

    • 著者名/発表者名
      Tamaki, Y., Imamura, T.
    • 雑誌名

      AIAA Journal

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.2514/1.J056654

    • 査読あり
  • [学会発表] 直交格子・壁関数を用いた航空機周り乱流解析の実現可能性に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      玉置義治,今村太郎
    • 学会等名
      第1回航空機空力研究ワークショップ
  • [学会発表] 遷音速バフェットのDelayed Detached-Eddy Simulationにおける境界層保護関数の影響2018

    • 著者名/発表者名
      玉置義治,今村太郎
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会第49期年会講演会
  • [学会発表] UTCartを用いた30P30N高揚力装置周りの非定常流れ場解析2018

    • 著者名/発表者名
      玉置義治,今村太郎
    • 学会等名
      Fourth Aerodynamics Prediction Challenge (APC-IV)
  • [学会発表] UTCart Contribution to HiLiftPW-32017

    • 著者名/発表者名
      Tamaki, Y., Imamura, T.
    • 学会等名
      The 3rd AIAA CFD High Lift Prediction Workshop (HiLiftPW-3)
    • 国際学会
  • [学会発表] Turbulent Flow Simulations of the NASA Common Research Model using the Immersed Boundary Method with a Wall Function2017

    • 著者名/発表者名
      Tamaki, Y., Imamura, T.
    • 学会等名
      35th AIAA Applied Aerodynamics Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] UTCartによる直交格子・埋め込み境界法を 用いたNASA-CRM空力解析2017

    • 著者名/発表者名
      玉置義治,今村太郎
    • 学会等名
      Third Aerodynamics Prediction Challenge (APC-III)
  • [学会発表] 3次元複雑形状周りのRANS解析へ向けた直交格子ソルバUTCartの機能拡張2017

    • 著者名/発表者名
      玉置義治,今村太郎
    • 学会等名
      第49回流体力学講演会/第35回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • [学会発表] 壁関数を用いた埋め込み境界法の適用可能範囲に対する考察2017

    • 著者名/発表者名
      玉置義治,今村太郎
    • 学会等名
      第31回数値流体シンポジウム

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公開日: 2018-12-17  

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