Turbomachinery aeroelasticity modeling for future practical use of Large-Eddy Simulations

用于大涡模拟未来实际应用的涡轮机械气动弹性建模

• 批准号: 18K13922
• 负责人: 立石 敦
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K13922/
• 关键词: ターボ機械; LES; 翼列流れ; 航空エンジン; 空力弾性; フラッター; ファン; タービン; 周波数領域解法

現在広く用いられているターボ機械の空力減衰・フラッター評価手法はReynolds-Averaged Navier Stokes (RANS) によるが，サージ線近傍で生じる失速フラッターに特徴的な大規模な剥離を伴う流れ場に対し，満足な解析精度を有さないという欠点がある．一方で剥離流の解析にはLarge Eddy Simulation (LES) が有望だが，翼振動現象の時間・空間スケールは一般に乱流に比べ非常に大きいため，LESを直接フラッター解析に用いることは解析規模上の困難がある．そこで，本研究ではLESによる高精度な剥離流解析結果を利用したフラッター解析を実現するため，乱流現象と翼振動現象の間の時間スケール差を克服する，マルチスケールシミュレーション手法を提案し，実証することを目指した．本研究の初年度は，航空用エンジンファン翼列の亜音速作動条件における前縁剥離流れに適用し，今後のフラッター解析の基礎となるLESデータベースを構築することを目標とした．申請者の構築したLESコードと東京大学の大型計算機であるOakforest-PACSを用いて，流入マッハ数0.5，インシデンス4deg～10degの条件についてLESにより時間平均流れ場を取得した．得られた流れ場をRANSのものと比較した結果，前縁ごく近傍の圧力分布を除き，インシデンスの増大とともに剥離泡が伸長する様子や圧力分布は，LESとRANSでほぼ同様の分布が得られた．また研究発表として，本研究で使用するLESコードの基礎的な検証や翼列流れへの応用を国内・国際学会で発表した．重合格子を用いる際，格子間内挿に高精度なRadial basis function を応用する新しいアイデアや，遷音速ファン・圧縮機静翼・タービンといった様々な翼列流れに本コードが適用できることを紹介した．

Now, the method of Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) is used to evaluate the mechanical aerodynamic attenuation. The method of Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) is used to evaluate the mechanical aerodynamic attenuation. Large Eddy Simulation (LES) is expected to be able to analyze wing vibration phenomena in time and space. In this study, the results of high-precision separation flow analysis are used to realize the time difference between turbulence phenomenon and wing vibration phenomenon, and the method of separation flow analysis is proposed. In the early years of this study, the supersonic actuation conditions of aerofoil arrays were applied to the construction of the basis for future aerofoil analysis. The applicant's construction of LES was carried out on the Oakforest-PACS mainframe computer of the University of Tokyo. The inflow rate was 0.5, and the time average flow field was obtained under the conditions of 4 deg ~10deg. The results show that the pressure distribution near the front end of the tube is divided by the pressure distribution near the front end of the tube, and the pressure distribution near the front end of the tube is divided by the pressure distribution near the front end of the tube. This study was developed using the LES Foundation's basic methodology and methodology, and was developed by the National and International Academies. When overlapping lattices are used, the lattices are used for high-precision Radial basis functions. New methods for changing the speed of sound are introduced.

项目成果

遷音速失速領域における航空エンジンファン翼列の Large Eddy Simulation

航空发动机风扇柱跨音速失速区大涡模拟

• 发表时间: 2018
• 期刊: 東京大学情報基盤センター・スーパーコンピューティングニュース
• 作者: Ichihara Daisuke;Matsuba Toshihiro;Iwakawa Akira;Sasoh Akihiro;立石敦
• 通讯作者: 立石敦

“設計利用に向けた産学連携による解析技術開発の最前線” パネル登壇

出席“通过产学合作设计利用的最前沿分析技术开发”小组讨论

• 发表时间: 2018
• 作者: Kohei Ozawa;Toru Shimada;立石敦
• 通讯作者: 立石敦

Unsteady Flow Simulation of Buoyancy-Driven Flows in High-Pressure Compressor Disk Cavities

高压压缩机盘腔中浮力驱动流的非定常流动模拟

• 发表时间: 2018
• 作者: Atsushi Tateishi;Toshinori Watanabe;and Takehiro Himeno
• 通讯作者: and Takehiro Himeno

Upgrades of an Overset LES Code for Simulating Near-Stall Transonic Flow in Fan Cascades

用于模拟风扇级联中近失速跨音速流的重叠 LES 代码的升级

• 发表时间: 2018
• 作者: Atsushi Tateishi;Toshinori Watanabe;and Takehiro Himeno
• 通讯作者: and Takehiro Himeno

高負荷軸流圧縮機の段解析手法の評価

高负荷轴流压缩机级分析方法评价

• 发表时间: 2018
• 作者: Aoki Ryoma;Higuchi Ryo;Yokozeki Tomohiro;Aoki Kazuyuki;Uchiyama Shigekazu;Ogasawara Toshio;立石敦，渡辺紀徳，姫野武洋，谷直樹，青塚瑞穂，加藤大
• 通讯作者: 立石敦，渡辺紀徳，姫野武洋，谷直樹，青塚瑞穂，加藤大