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2017 年度 実績報告書

最適な基底選択による高レイノルズ数流れの高速予測手法の開発

公募研究

研究領域スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成
研究課題/領域番号 16H01529
研究機関東北大学

研究代表者

三坂 孝志  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (20645139)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードデータ同化 / 数値流体力学 / 次元縮約モデル / データ同化による最適計測
研究実績の概要

大規模流体力学シミュレーションに基づくデータ同化を工学分野における主要目的である設計開発で利用できるようにするためには,流れ場の特徴を捉えた次元縮約モデルによる解析の高速化が必須である.本研究では次元縮約モデルの導出手法としてスパースモデリングに注目し,実用的な高レイノルズ数流れを対象とした高速なデータ駆動型シミュレーション手法の構築を目指している.

流体現象の次元縮約モデルとしては,非定常な流れ場から得られる空間基底を固有直交分解(POD)や動的モード分解(DMD)によって得て,基底の重ね合わせによって流れ場を表現する手法がよく知られているが,流体現象特有のエネルギースペクトルから,高レイノルズ数の流れを表現するには非常に多くの基底が必要となり,次元縮約モデルの有効性が薄れてしまう.また,次元縮約モデルによる予測という観点からは,予測される変数(例えば,POD係数)に周期性がある場合には再現された流れ場自体の精度も良好であるが,高レイノルズ数流れで現れる複雑なPOD係数変化の正確な予測は難しく,従って,流れ場の予測精度も悪い.この問題は考慮する基底の数をかなり増やしても解決できないため,基底に基づく次元縮約モデルの実用上な大きな課題と考えられる.

本年度は上記の問題を回避するために,流体計算領域を分割し,分割された領域内の流れの複雑さに応じて,次元縮約モデルを適用するか否かを判断するハイブリッド手法を検討した.比較的単純な流れ場において適用し,レイノルズ数の変化に応じてオリジナルモデルと次元縮約モデルを切り替えることが可能であることを確認した.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Zonal Reduced-Order Modelling toward Prediction of Transitional Flow Fields2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adaptive Mesh Refinement and Load Balancing Based on Multi-Level Block-Structured Cartesian Mesh2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Misaka, Daisuke Sasaki, Shigeru Obayashi
    • 雑誌名

      International Journal of Computational Fluid Dynamics

      巻: 31 ページ: 476-487

    • DOI

      10.1080/10618562.2017.1390085

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Study on Jet-Wake Vortex Interaction of Aircraft Configuration2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • 雑誌名

      Aerospace Science and Technology

      巻: 70 ページ: 615-625

    • DOI

      10.1016/j.ast.2017.08.038

  • [学会発表] Aerodynamic Analysis of NASA Common Research Model by BCM-TAS Coupling Solver2018

    • 著者名/発表者名
      Shinya Makino, Takashi Misaka, Takaya Kojima, Shigeru Obayashi, Daisuke Sasaki
    • 学会等名
      2018 AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Large Eddy Simulation of Wake Vortices in Ground Effect with Realistic Terrain Around Airport2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • 学会等名
      AIAA 9th Atmospheric and Space Environments Conference, AIAA Aviation 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The Finite-Surface Method for Incompressible Flow: A Step Beyond Staggered Grid2017

    • 著者名/発表者名
      Arpiruk Hokpunna, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • 学会等名
      70th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Zonal Reduced-Order Modelling Toward Prediction of Transitional Flow Fields2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Misaka, Shigeru Obayashi
    • 学会等名
      International Meeting on High-Dimensional Data-Driven Science, HD3-2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Data Driven Turbulence Modeling for Prediction of Film Cooling Effectiveness2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Misaka, Norio Asaumi, Takeomi Ideta, Shigeru Obayashi
    • 学会等名
      The Ninth JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference, TFEC9
    • 国際学会
  • [学会発表] フィルム冷却効率予測のための計測データ駆動型乱流モデリング2017

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志,淺海典男,出田武臣,大林茂
    • 学会等名
      第45回日本ガスタービン学会定期講演会
  • [学会発表] 境界層遷移モデルの相関パラメータ解析2017

    • 著者名/発表者名
      三坂孝志,加藤博司,石向桂一,口石茂,跡部隆,中北和之,下山幸治,大林茂
    • 学会等名
      第49回流体力学講演会/第35回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム

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公開日: 2018-12-17  

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