| 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(矢上), 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的に定式化する．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側の構築を行う．さらにこのフィードバック制御の結果をもとに，センサを用いず，より実用化しやすいプレデターミンド制御手法を提案する．
昨年度までは，カノニカルな外部流である円柱周りの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，それに基づく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（DNS）によって渦放出の抑制および抵抗低減効果を確認した．さらに，同理論を点対称性の無い角柱周りの流れに拡張し，同様にDNSを用いて渦放出抑制および抵抗低減効果を確認した．今年度はさらに，圧力抵抗，摩擦抵抗，散逸といった，異なる評価関数に基づく制御側に対する検証を行うとともに，随伴方程式に基づく感度解析を用いた制御効果の予測も行った．
また，プレデターミンド制御である間欠吹出しによる抵抗低減効果，進行波状壁面変形による伝熱促進効果，パッシブ制御である超撥水面による抵抗低減効果のDNSによる調査を行い，それらに関する知見を得るとともに，進行波状壁面変形のパラメータ最適化のためにベイズ最適化を試みた．
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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
現在までにカノニカルな外部流である円柱および点対称性の無い角柱に関して流れの抵抗と流れ場の物理量の関係を数学的に定式化することができ，またその定式化に基づく理論的制御の有効性もDNSによって確認されており，任意形状の物体周りへの理論の拡張と制御効果の確認を最終年度に実施する準備が十分に整ったため．
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度である2017年度は，任意形状の物体周りへの理論の拡張と制御効果の確認を実施し，当初の目的を達成する予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
参加を計画していた２つの国際会議（EFMC11・スペイン，ETMM11・イタリア）の日程が完全にかぶってしまい，EFMC11には参加できなかったため．
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| 次年度使用額の使用計画 |
国際会議における成果発表旅費として使用する予定である．
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