次世代航空機開発のための最適設計システムの高度化とその工学的応用

下一代飞机研制优化设计体系的完善度及其工程应用

• 批准号: 04J03396
• 负责人: 山崎 渉
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J03396/
• 关键词: 空力最適化; 抵抗値予測; 抵抗値分解; 翼端形状; 多分野融合最適設計; 羽ばたき翼; 数値流体力学; 音速近傍航空機; 格子依存性

まず数値流体解析の信頼性の向上を目指し、数値計算結果から空気抵抗を要因毎に分類する抵抗分解手法を開発・拡張した。この手法では、数値的な影響による非物理的な抵抗要因を除去する事により抵抗予測精度の改善も達成されうる。更にその抵抗要因を流れ場空間に可視化できる事も有用である。この手法の開発により、粗い計算格子であっても数値的な誤差影響を取り除く事により精度良い抵抗値予測が達成でき、更に抵抗低減メカニズムの詳細な解析が可能となった。本手法は6月にアメリカで開催されたAIAA Drag Prediction Workshopや10月に日本において開催されたJAXA高揚力装置風洞模型を用いたCFD Workshopにおいて適用され、開発した抵抗分解手法の妥当性・有効性が確認された。本手法の確立により、数値計算結果の詳細なデータマイニングが可能となった。その上で空力最適設計の高度化・信頼性の向上を目指し、抵抗分解手法と空力最適化手法とを組み合わせた最適設計システムを構築し、その有用性を示した。本最適設計システムは三菱重工業にて開発されている環境適応型高性能小型航空機の翼端形状(ウィングレット)設計にも応用された。この翼端形状最適設計においては空力・構造の多分野融合最適設計にシステムは拡張され、高効率かつ信頼性の高い翼端形状を提案している。また本研究で開発された最適設計システムは羽ばたき翼の翼型・軌道同時最適設計にも応用され、羽ばたき翼の有用な設計知見を得ることもできた。これらの成果は6月、1月にアメリカで開催されたAIAA Conferenceや9月にオランダで開催されたECCOMAS CFD Conference等において口頭発表している。またアメリカ航空宇宙学会等の国際ジャーナルにも本研究成果を投稿中である。

The analysis of numerical value of fluid and the upward direction of information, numerical value calculation results, air resistance, important factors, resistance decomposition methods, development and expansion This technique is used to improve the accuracy of resistance prediction by eliminating non-physical resistance factors such as numerical effects and numerical effects. More resistance factors flow field space visualization is useful. The method of development, rough calculation of the grid value of the error impact, the selection of the matter, the accuracy of the resistance value prediction, the achievement, more resistance to low reduction, the detailed analysis of the possible This method was developed in June and the AIAA Drag Prediction Workshop was developed in October. The suitability and effectiveness of the resistance decomposition method were confirmed in the CFD Workshop. This method establishes the calculation result of the numerical value and details the calculation result. The height, reliability and upward direction of the optimal design of the upper air force, the resistance to decomposition and the optimization of the air force, the combination of the optimal design and the construction of the upper air force, and the usefulness of the upper air force are shown. This optimum design scheme is developed by Mitsubishi Heavy Industries for the design of wing tip shapes for environmentally appropriate high performance small aircraft. The optimal design of wing tip shape is based on the optimal design of multi-field fusion of air force and structure, and the optimal design of wing tip shape with high efficiency and reliability is proposed. This study has developed an optimal design methodology for the airfoil and orbit of the wing. The optimal design methodology for the airfoil and orbit of the wing has been developed. The results were presented orally in June and January at the AIAA Conference and in September at ECCOMAS CFD Conference. International organizations such as the Aerospace Society are submitting their research results.

项目成果

Drag Reduction of a Near-Sonic Airplane Using Computational Fluid Dynamics

使用计算流体动力学减少近音速飞机的阻力

• 发表时间: 2005
• 期刊: AIAA Journal Vol.43,No.9
• 作者: Wataru YAMAZAKI;Kisa MATSUSHIMA;Kazuhiro NAKAHASHI
• 通讯作者: Kazuhiro NAKAHASHI

運動量理論を用いた超音速流れでの揚・抗力値予測(Lift and Drag Prediction in Supersonic Region Based on Momentum Conservation Theory)

基于动量守恒理论的超音速​​区域升力和阻力预测

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本航空宇宙学会論文誌 Vol.54,No.625
• 作者: 山崎 渉;楠瀬 一洋;松島 紀佐;中橋 和博
• 通讯作者: 中橋 和博

CFDでの抵抗要素分解手法の検証(Validation Study of Drag Decomposition Method Based on CFD Computations)

基于CFD计算的阻力分解方法验证研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本流体力学会誌「ながれ」 Vol.24,No.5
• 作者: 山崎 渉;松島 紀佐;中橋 和博
• 通讯作者: 中橋 和博

Drag prediction and decomposition based on CFD computations

• DOI: 10.1299/jsmeb.48.235
• 发表时间: 2005-05
• 期刊: Jsme International Journal Series B-fluids and Thermal Engineering
• 作者: Wataru Yamazaki;K. Matsushima;K. Nakahashi