機械学習を活用した決定論的応力モデルの構築と流体最適設計への応用

利用机器学习构建确定性应力模型及其在流体优化设计中的应用

• 批准号: 21K03869
• 负责人: 山田 和豊
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03869/
• 关键词: 数値解析; 非定常効果; 流体最適設計; 機械学習; 決定論的応力

流体設計では様々な性能要求に応えるため高度な技術が要求される．数値流体解析は，解析手法の成熟に伴い様々なソフトウェアが提供されており，積極的に流体設計に応用されるとともに，欠かせない重要な設計技術のひとつとなっている．また，ターボ機械の本質は非定常性にあることから，近年，計算機性能の進歩と相俟って，非定常流れ場の解析が行われるようになってきている．しかしながら，得られた知見や非定常解析技術それ自体を設計に応用することはできておらず，今日の数値解析を応用した流体設計は定常流れ解析に基づいており，非定常効果を取り入れた流体設計は実現されていない．さらに最近では，流体設計に最適化手法を導入した流体最適設計も行われるようになってきた．しかし，前述のとおり，流体解析手法は定常流れ計算に基づいており，真の最適解を見出すことは原理的に不可能であると考えられる．非定常性を考慮した流体設計技術の開発が実現されることで，設計空間の拡大や信頼性の向上，さらには新しい概念の流体機械の開発など，流体設計の革新へと繋がることが期待される．本研究では，真の最適設計を実現するために，機械学習を活用した決定論的応力モデルの構築し，非定常効果を考慮した流体設計技術を開発する．はじめに，決定論的応力により非定常効果をモデル化するにあたり，非定常効果が顕著であると考えられる羽根付きディフューザを有する遷音速遠心圧縮機を解析対象に非定常RANS計算を実施した．解析結果から，決定論的応力の評価を実施するとともに，非定常効果に対応する非定常流動現象の解明を行った．さらに，非定常RANS計算結果から決定論的応力を評価し非定常効果のモデル化を実施した．

Fluid design, performance requirements, technical requirements. Numerical fluid analysis is a mature analytical technique that provides a positive fluid design approach. In recent years, the progress of computer performance and the analysis of unsteady flow field have been made. In this paper, the author introduces the theory of unsteady flow design, which is based on the theory of unsteady flow design. Recently, fluid design optimization techniques have been introduced into fluid optimization design. The fluid analysis method is based on the steady flow calculation, and the optimal solution is found in the impossibility of the principle. The development of fluid design technology considering unsteady conditions has been realized. The design space has been enlarged and the reliability has been improved. The development of fluid machinery with new concepts has been expected. This study aims to develop a new design technique for fluid systems, which is based on the application of mechanical learning to deterministic systems. The non-stationary effect is determined by the change in the velocity of sound. The analysis results show that the unsteady flow phenomenon is solved by the deterministic force evaluation. In addition, the results of unsteady RANS calculation are evaluated from deterministic forces and the unsteady results are implemented.

项目成果

遷音速遠心圧縮機における翼列干渉に伴う非定常効果の数値的研究

跨音速离心压缩机叶列干涉非定常效应的数值研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 丸岡 朋貴;謝哲也;西田 恵哉;川口 幹祐;長野 祥江;幸徳 正信;中島聖;尾形 陽一;久保浩介，山田和豊，岩切健一郎
• 通讯作者: 久保浩介，山田和豊，岩切健一郎

羽根付きディフューザを有する遷音速圧縮機における非定常三次元内部流動場のDES解析

带叶片扩压器跨音速压气机非定常三维内部流场的 DES 分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Riku Hirayabashi;Hiroki Suzuki;Shinsuke Mochizuki;松沼 孝幸，瀬川 武彦;久保浩介，山田和豊，岩切健一郎
• 通讯作者: 久保浩介，山田和豊，岩切健一郎

ロケットエンジン用超音速タービンの空力性能に及ぼす動静翼間距離の影響

动静叶片间距对火箭发动机超音速涡轮气动性能的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Ritsuka Gomi;Ayato Takii;Masashi Yamakawa;Shinichi Asao;Seiichi Takeuchi and Momoha Nishimura;神山雄人，山田和豊，船﨑健一，深堀未久，川崎聡
• 通讯作者: 神山雄人，山田和豊，船﨑健一，深堀未久，川崎聡

Unsteady Effects of Blade Row Interaction on Flow Field and Aerodynamic Performance of a Transonic Centrifugal Compressor Impeller

叶列相互作用对跨音速离心压气机叶轮流场和气动性能的非定常影响

• 发表时间: 2021
• 作者: K.Yamada;K.Kubo;K.Iwakiri;Y.Ishikawa;H.Higashimori
• 通讯作者: H.Higashimori