| 研究課題/領域番号 |
25420129
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
深潟 康二 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (80361517)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 流体力学 / 流体工学 / 乱流 / 流れの制御 / 数値シミュレーション / 制御理論 / 実験 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，先進的な流れの制御によって乗用車やトラック車両などの空力抵抗をさらに低減するため，一般的な形状の物体周りの流れの制御に関する基礎理論を確立することである．そのためにまず圧力抵抗と流れ場の物理量との間の関係を数学亭に定式化する．次にこの定式化に基づいて空力抵抗を最小とする制御入力を低次元モデル化手法，制御工学の理論，最適化手法，および流れの数値シミュレーション技術を総動員して求め，理論的なフィードバック制御の結果をもとに，センサを用いず，より実用化しやるいプレデターミンド制御手法を提案する．
2013年度は第１段階としてカノニカルな外部流である円柱周り流れにおける散逸と表面物理量の間に成り立つ恒等式を導出し，第２段階としてその恒等式を用いた準最適フィードバック制御の直接数値シミュレーションによって抵抗低減および渦放出の抑制効果を確認した．2014年度は第３段階としてフィードバック制御の結果得られた定常な吹出し・吸込み分布を用いてセンサを用いないプレデターミンド制御を行い，また二次元流れのみならず三次元流れに対しても抵抗低減効果および渦放出抑制効果があることが確認できた．
これらの成果を踏まえ，今年度は円柱のように幾何学的点対称性を持たない角柱に対して同様の数学的定式化を行い，円柱の場合と比べて手順は煩雑となるものの，角柱に対しても同様に準最適フィードバック制御の定式化ができることが分かった．またそれを用いた二次元角柱周りの流れの制御の数値シミュレーションにより，最適な吹出し・吸込み分布が得られることが確認できた．また，次年度以降より幾何学的対称性の弱い翼周りの流れに対する拡張を行うための準備として，高レイノルズ数流れの抵抗低減に関する数値シミュレーションを行うともに，任意形状物体周りの流れの計算法であるImmersed Boundary法に関する研究を行った．
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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
円柱のように幾何学的点対称性のある系における定式化ができたことに加え，対称性の弱い角柱に対しても同様の数学的定式化ができ，一般的な形状の物体の周りの流れに対しても理論的制御手法が構築できそうなことが見えてきたため．
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| 今後の研究の推進方策 |
一般的な形状の物体の周りの流れに対する理論的制御手法の構築に向け，これまで円柱および角柱に対して行われた数学的定式化を段階を踏んで一般的な形状の物体に拡張していく．2016年度は二次元翼型に対しての定式化と制御効果の検証を行い，最終年度には任意形状物体に対する理論的制御手法を完成させる．
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