不確かさの確率論的定量化法を用いたＬＥＳの非平衡壁面モデルの開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24760670
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 河合 宗司 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 国際トップヤングフェロー (40608816)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 航空宇宙流体力学 / 数値流体力学 / 圧縮性流体力学 / 乱流 / 流体工学 / 高レイノルズ数流れ / ラージ・エディ・シミュレーション / 不確かさの定量化

研究概要

航空機や宇宙機の性能に大きな影響を与える要因となる、高レイノルズ数剥離境界層流れを精度良く評価しうる、シンプルかつ物理ベースなLESの非平衡壁面応力モデルを確立した。提案したモデルは、剥離境界層の非平衡効果である対流項・圧力項・粘性項の各タームの寄与バランスを自動的に満たすモデルである。またKriging理論に基づく新たな不確かさの確率論的定量化手法を開発し、数値解析に含まれる様々な不確かさを定量化し、そのデータを解析することで、モデルの改良指針や流体現象の解明を試みるという、従来のアプローチとは異なる計算科学の展開を試みた。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamic non-equilibrium wall-modeling for large eddy simulation at high Reynolds numbers (2013)
  • 著者名/発表者名: Soshi Kawai and Johan Larsson
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 25 (1) ページ: 015105
• [雑誌論文] Wall-modeled large-eddy simulation of high Reynolds number flow around an airfoil near stall condition (2013)
  • 著者名/発表者名: Soshi Kawai and Kengo Asada
  • 雑誌名: Computers & Fluids 巻: 85 ページ: 105-113
• [雑誌論文] LESのダイナミック壁面モデル : 剥離・遷移・再付着を伴う高レイノルズ数翼流れ (2013)
  • 著者名/発表者名: 浅田健吾,河合宗司,藤井孝藏
  • 雑誌名: ながれ 巻: Vol. 32, No. 2 ページ: pp. 95-105
• [学会発表] Kriging-based dynamic adaptive sampling for effective uncertainty quantification (2014)
  • 著者名/発表者名: Koji Shimoyama and Soshi Kawai
  • 学会等名: 6th ECCOMAS Computational Fluid Dynamics Conferences, accepted, ECCOMAS
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 20140700
• [学会発表] Kriging-model-based uncertainty quantification in computational fluid dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Soshi Kawai and Koji Shimoyama
  • 学会等名: 44th AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit, accepted, AIAA
  • 発表場所: Atlanta, GA, U.S.A.
  • 年月日: 20140600
• [学会発表] CFDによる不確かさの定量的評価 : Krigingモデルに基づく動的サンプリング法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河合宗司,下山幸治
  • 学会等名: E04-1,第27回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学,愛知
  • 年月日: 20131200
• [学会発表] Dynamic adaptive sampling based on Kriging surrogate models for efficient uncertainty quantification (2013)
  • 著者名/発表者名: Koji Shimoyama, Soshi Kawai, and Juan Alonso
  • 学会等名: AIAA Paper 2013-1470, 15th AIAA Non-Deterministic Approaches Conference, AIAA
  • 発表場所: Boston, MA, U.S.A.
  • 年月日: 20130400
• [学会発表] A non-equilibrium dynamic wall-model for LES of high Reynolds number airfoil flow near stall (2013)
  • 著者名/発表者名: Soshi Kawai, Kengo Asada, Kozo Fujii
  • 学会等名: AIAA Paper 2013-0683, 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA
  • 発表場所: Grapevine, TX, U.S.A.
  • 年月日: 20130100
• [学会発表] LESのダイナミック壁面モデル : 剥離・遷移・再付着を伴う高レイノルズ数翼流れ (2012)
  • 著者名/発表者名: 浅田健吾,河合宗司,藤井孝藏
  • 学会等名: C05-4,第26回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 東京,オリンピックセンター
  • 年月日: 20121200
• [学会発表] Dynamic wall-modeling for LES of shock/boundary-layer interacting separated flow at high Reynolds number (2012)
  • 著者名/発表者名: Soshi Kawai and Johan Larsson
  • 学会等名: D22.00007, 65th APS Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics, APS
  • 発表場所: San Diego, CA, U.S.A.
  • 年月日: 20121100
• [学会発表] A dynamic wall-model for large-eddy simulation of high Reynolds number shock-induced separated flows (2012)
  • 著者名/発表者名: Soshi Kawai and Johan Larsson
  • 学会等名: ECT119, the Eighth Conference in the Engineering Computational Technology, Civil-Comp
  • 発表場所: Dubrovnik, Croatia
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] LESにおけるダイナミック壁面モデルの提案 : 高レイノルズ数剥離流れの予測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河合宗司
  • 学会等名: JSASS-2011-2016-A,第43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2012
  • 発表場所: 富山,富山国際会議場
  • 年月日: 20120700
• [学会発表] A non-equilibrium wall-model for LES of shock/boundary layer interaction at high Reynolds number (2012)
  • 著者名/発表者名: Soshi Kawai
  • 学会等名: AIAA Paper 2012-2976, 42nd AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit, AIAA
  • 発表場所: New Orleans, LA, U.S.A.
  • 年月日: 20120600
• [学会発表] Wall-modeled large-eddy simulation of transitional separated flow over an airfoil at high Reynolds number (2012)
  • 著者名/発表者名: Kengo Asada and Soshi Kawai
  • 学会等名: S6, 9th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modeling and Measurements, ERCOFTAC
  • 発表場所: Thessaloniki, Greece
  • 年月日: 20120600
• [備考]
  • URL: http://flab.eng.isas.jaxa.jp/member/kawai/