| 研究課題/領域番号 |
18H01620
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
河合 宗司 東北大学, 工学研究科, 教授 (40608816)
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| 研究分担者 |
下山 幸治 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (80447185)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 乱流境界層 / 高レイノルズ数流れ / 数値流体力学 / LES |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、航空機やロケットノズル設計など工学的に重要となる (1) 剥離・再付着を伴う非平衡乱流境界層現象、および (2) 壁面での加熱・冷却を伴う熱乱流境界層現象をターゲットとし、高レイノルズ数流れにLESを適用可能とするLESの内層乱流モデル（壁面モデル）の確立を目指し研究を進めた。本研究ではまず、高忠実な大規模LES解析を実施し、内層乱流現象の非平衡効果や熱との干渉効果における内層乱流応力バランスやその流体現象を明らかにした。また明らかした物理法則やその流体現象を考慮し、簡易で汎用的な非時間発展型・常微分方程式ベースの内層乱流モデルを提案し、その有効性を検証した。
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| 自由記述の分野 |
圧縮性流体力学、数値流体力学、航空宇宙工学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
剥離・再付着、加熱・冷却を伴う高レイノルズ数乱流境界層現象は、輸送・エネルギー・環境に関わる航空機やロケット、船舶や大型風車などの性能や安全性に影響を及ぼす重要な流体現象である。本研究で提案する簡易で汎用的なLESの内層乱流モデルは、高レイノルズ数条件での高忠実な流体解析を可能とする手法であり、これらの流体機械を設計する上で重要な役割を果たすと考えられる。また本研究は、学術的にも高レイノルズ数乱流境界層現象の理解や物理モデリングの観点から貢献している。なお構築した高忠実な流体データベースは多くの研究者が活用できるよう公開する予定であり，学術界・産業界コミュニティに広く貢献したいと考えている。
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