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2013 年度 実績報告書

概念設計指向の数値流体解析法構築と環境適合型航空機設計への適用

研究課題

研究課題/領域番号 23760767
研究機関東京大学

研究代表者

今村 太郎  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30371115)

キーワード数値流体力学 / 直交格子法
研究概要

本年度は主に3点に取り組んだ。
はじめに、複雑な物体形状周りにおける定常乱流の計算を可能とするために、直交格子に適した定常乱流計算手法を開発した.埋め込み境界法にSA乱流モデルから導かれた壁関数を組み合わせ,境界層解像に必要な格子数の増大を抑えた.検証のために平板を用いた計算を行った.物体壁面と格子が同一方向の場合は壁から一点目のy+が120程度で乱流境界層が解像可能であり,壁面を格子に対して傾けた場合でも一点目のy+が30程度であれば乱流境界層を解像可能であった.
続いて、非構造直交格子において高次精度でセル表面の変数値を補間する方法を構築した.非構造格子では隣接するセルの情報にしか簡単にアクセスできないが,ここでは直交格子の利点を生かし,等間隔領域において勾配値を高次精度化した.1次元および2次元の検証問題において,新しく構築した手法を用いた場合,従来用いられてきた2次精度や3次精度の手法を用いた場合よりも大幅に解像度が向上した.1階勾配値のみを4次精度に向上させる方法は,補間スキームを完全な空間5次精度にする方法と比べ,検証問題の結果では大きな差異が見られなかった.また,ハンギングノードにおいては若干精度が低下するものの従来の手法より良い移流結果が得られ,また顕著な非物理的散逸や反射も生じないことが確認された.新しく提案した計算法は,計算時間については従来の3次精度風上バイアス法と比べ,10[%]程度の増加に留まったことから、構築したスキームは精度の演算量の両面からバランスの取れた実用的な計算手法である.
最後に、実用計算に向けたプログラムの高速化に取り組んだ.単CPUでの実行性能向上と共に、OpenMPによる並列化に取り組み,ワークステーション上での三次元計算が実用的な時間内で可能となった.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 相似形な格子要素からなる二次元二分木格子生成法に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      櫻田麻由,今村太郎
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会誌論文集

      巻: 未定 ページ: 印刷中(掲載確定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 非構造直交格子における空間5次精度補間法の構築2014

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

      ながれ(日本流体力学会)

      巻: 未定 ページ: 印刷中(掲載確定)

    • 査読あり
  • [学会発表] 有限体積法における高次精度流束積分スキームの提案2014

    • 著者名/発表者名
      玉置義治,今村太郎
    • 学会等名
      第46回流体力学講演会/第32回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 発表場所
      青森 弘前文化センター
    • 年月日
      20140703-20140704
  • [学会発表] POD・DMD解析を用いた円柱まわり流れのレイノルズ数効果の解明2014

    • 著者名/発表者名
      左海将之,砂田保人,今村太郎,李家賢一
    • 学会等名
      第46回流体力学講演会/第32回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 発表場所
      青森 弘前文化センター
    • 年月日
      20140703-20140704
  • [学会発表] Development of Higher-Order Accurate Spatial Interpolation Scheme for Unstructured Cartesian Grids2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiharu Tamaki and Taro Imamura
    • 学会等名
      AVIATION 2014(米国航空宇宙学会)
    • 発表場所
      米国 Atlanta
    • 年月日
      20140616-20140620
  • [学会発表] Experimental and Numerical Flow Analysis around Circular Cylinders Using POD and DMD2014

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Sakai, Yasuto Sunada, Taro Imamura and Kenichi Rinoie
    • 学会等名
      AVIATION 2014(米国航空宇宙学会)
    • 発表場所
      米国 Atlanta
    • 年月日
      20140616-20140620
  • [学会発表] I形断面梁まわりに生じる二次元非定常流れのPOD解析2014

    • 著者名/発表者名
      原田基至,今村太郎
    • 学会等名
      第45期定時社員総会/年会講演会(日本航空宇宙学会)
    • 発表場所
      東京 東京大学山上会館
    • 年月日
      20140410-20140411
  • [学会発表] High Reynolds Number Steady State Flow Simulation using Immersed Boundary Method2014

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Takahashi and Taro Imamura
    • 学会等名
      SCITECH 2014(米国航空宇宙学会)
    • 発表場所
      米国 Maryland
    • 年月日
      20140113-20140117
  • [学会発表] 埋め込み境界法とSA乱流モデルに基づく壁関数を用いた定常流解析2013

    • 著者名/発表者名
      高橋悠一,今村太郎
    • 学会等名
      第27回数値流体力学シンポジウム(日本流体力学会)
    • 発表場所
      愛知 名古屋大学
    • 年月日
      20131217-20131219
  • [学会発表] 非構造直交格子における空間5次精度補間法の構築2013

    • 著者名/発表者名
      玉置義治,今村太郎
    • 学会等名
      第27回数値流体力学シンポジウム(日本流体力学会)
    • 発表場所
      愛知 名古屋大学
    • 年月日
      20131217-20131219
  • [学会発表] NACA0012翼近傍に配置された円柱周り流れからの二次元音響解析2013

    • 著者名/発表者名
      今村太郎、高橋悠一
    • 学会等名
      第45回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2013
    • 発表場所
      東京 タワーホール船堀
    • 年月日
      20130704-20130705
  • [学会発表] Unsteady Flow Simulation around Cylinder under Airfoil using Cartesian-based Flow Solver2013

    • 著者名/発表者名
      Taro Imamura and Yuichi Takahashi
    • 学会等名
      米国航空宇宙学会(AIAA) CFD conference
    • 発表場所
      米国 San Diego
    • 年月日
      20130624-20130627
  • [備考] 直交格子法を用いた圧縮性流体解析コードの研究開発

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/rinoielab/research/index.html

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公開日: 2015-05-28  

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