数値的アプローチによる衝撃波安定・全速度流体解析手法の研究

冲击波稳定性及全速流体数值分析方法研究

基本信息

批准号：
11J08498
负责人：
北村圭一
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Nagoya University (2012)Japan Aerospace Exploration Agency (2011)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

研究テーマ「数値的アプローチによる衝撃波安定・全速度流体解析手法の研究」のうち,「衝撃波安定」という側面について,前年度に提案した新規手法(SLAU法,SLAU2法)を用い,その成果を論文や国際会議にて発表致しました.これらの手法は衝撃波を比較的安定に補足できる上に,既存手法のようなパラメタ依存性が無く,幅広い問題への適用可能性が期待されています.またこの成果から,極超音速流れにおける熱流束のシミュレーション技術を一歩,前進させました.更にその応用として,手法の複雑形状の宇宙機空力解析への適用や,非構造格子における新規手法の開発も行いました.そして我々の手法の適用性を拡大し,より多くの問題に利用するため,1年間アメリカ合衆国へ渡航し,NASA Glenn Research CenterのLiou博士と協力しながら混相流の研究を行いました.混相流では低速から高速まで様々な速度領域が存在するため,「全速度」に対応できる手法が望ましく,この性質を備えた我々の手法(SLAU法,SLAU2法)は有望と言えます.私は現時点でこれらを気液二相流に拡張し,例えば空気の流れの中に置かれた液滴に衝撃波が干渉する問題を解く事ができるようにしました.この成果を今年度および次年度の国際会議で発表し,論文にまとめています.今後はこの手法の更なる発展として,粘性・キャビテーション流れ(=水中で飽和蒸気圧以下になると,自動的に気泡が生じる)への応用と,簡単かつロバストな界面補足(宇宙研・野々村博士と共同)についての研究を進めていく予定です.

在研究主题中，使用数值方法的“冲击波稳定性和全速度流体分析方法的研究”，使用上一年提出的新方法（Slau方法，Slau2方法），使用“冲击波稳定性”来在论文和国际会议上呈现结果。这些方法可以相对稳定地补充冲击波，并且不像现有方法那样依赖参数，并且预计将适用于广泛的问题。此外，这些结果推动了模拟高超音速流中热通量的技术。此外，作为一种应用，我们将这种方法应用于复杂形状的航天器空气动力学分析，并为非结构晶格开发了新方法。然后，我们前往美国一年来扩大方法的适用性，并将其用于更多问题，然后我们前往美国一年，将其用于更多问题。我们与该中心的Liou博士合作进行了有关混合相流的研究。由于混合相流中从低速到高速的各种速度区域，因此需要一种可以容纳“完整速度”的方法，并且我们使用该属性的方法（Slau方法，Slau2方法）是有希望的。在这一点上，我们已经将它们扩展到气体液的两相流，从而使我们能够解决放在空气流中的液滴中的冲击波干扰问题。我们已经在今年和明年的国际会议上介绍了这一成就，并在论文中汇总了这项成就。我们将继续进一步开发这种方法，包括应用粘性气蚀流（=水中的压力低于水中的饱和蒸汽压力时，会自动出现气泡），并研究简单且坚固的界面补充（与空间研究所的Nonomura博士）进行研究。