| 研究課題/領域番号 |
21K11922
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| 研究機関 | 大阪公立大学 |
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研究代表者 |
比江島 俊彦 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 講師 (60316007)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 航空宇宙工学 / 流体力学 / 数理物理 / シミュレーション工学 / 再使用型宇宙輸送機 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，高マッハ数縦渦の衝撃波との干渉による擾乱成長過程とその崩壊の内部構造の詳細解析を行うために，衝撃波の鋭い捕獲と高次精度補間による高精度計算法を構築し，主流中の超音速乱流場生成に必須な知見を得ることである。縦渦は乱流遷移の中心となる組織渦構造であるが，高速流における強い擾乱に対する受容性やその崩壊機構は未解明である。この高速流における縦渦の衝撃波との干渉による崩壊過程の解明は，次世代高速旅客機や宇宙往還機におけるエンジンの性能向上，超音速域での騒音低減および再突入時に生じる空力加熱に対する機体の熱防御に関する問題等に貢献が期待できる基礎的知見となる。本研究では，高マッハ数で発達する3次元渦構造をスーパーコンピュータ(大型計算機)による数値計算と安定性理論に基づく数理解析により明らかにする。
令和4年度は，開発した高次精度空間差分を有する計算コードを用いて，2つの交差する斜め衝撃波の角度と強さがどのように縦渦崩壊に影響するのかを調べて，渦崩壊が発生する一つの条件式を導いた。その結果を学術論文にまとめた。引き続き，縦渦が衝撃波を強い外乱として受容し，崩壊する現象をさらに詳しく調べる予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
強不連続面である衝撃波を含む流れ場でも計算が可能な空間的に高次精度を有する計算コードを用いて，2つの斜め衝撃波と縦渦が干渉する流れ場に対して，流入マッハ数と縦渦の旋回強さ，干渉する斜め衝撃波の角度をパラメーターとして，渦崩壊の有無を調べ，縦渦崩壊の有無が判断できる条件式を導き，論文にまとめた。
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| 今後の研究の推進方策 |
圧縮性（超音速）乱流では，非圧縮流と違って密度変動も重要であるため，高速流での変動抑制を表す圧縮性効果を念頭に置き，縦渦の旋回強さの渦崩壊に関する効果も調べ，縦渦崩壊後の下流場の乱れのスケールの評価を行っていく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
感染症流行の影響で，学会発表の予算が未使用となったが，電気代高騰により，大型計算機使用料が3倍となったため，そちらで使用した。また，研究成果をまとめる投稿論文の英文校正費用や成果発表の費用を次年度使用することと，次年度以降の大型計算機使用料を確保するために予算を繰り越した。
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