次世代動的風洞におけるEFD/CFD融合シミュレーション技術に関する研究

本研究では、航空機設計における実験(EFD)、シミュレーション技術(CFD)を「データ同化」と呼ばれる技術で"融合"した新たな解析手法の構築を行い、非定常状態の高精度解析を目指している。今年度は、データ同化を工学分野での流体解析にとって大きな課題となっている「乱流」に対して適用し、その有効性を示した。今年度、取り組んだ研究の中では、データ同化を乱流の近似量である乱流粘性係数の推定に適用した。研究内容の詳細は以下のとおりである。工学分野の流体解析では、設計の効率化が強く求められるため、乱流は、モデル(乱流モデル)によって決定される。しかし、乱流モデルで「乱流」を普遍的に表現することは困難であり、かつ、モデルによって表現される乱流が大きく異なるといった課題がある。現在、工学分野での流体解析に取り組む研究者は、「一番」の乱流モデルを実験と「比較」することによって決定している。本研究では、この従来の比較だけの議論に新しい視点を加え、乱流モデルで表現される乱流を実験値からデータ同化手法によって推定している。データ同化によって推定された乱流成分を用いて計算された翼表面の圧力値は、実験値と良く一致する傾向を示し、本手法の有効性を示している。これは、工学分野でこれまで行われていた乱流モデルの比較だけの議論から一歩進んだ新たな視点を提供し、かつ、データ同化によって得られた実験とシミュレーションを融合したデータは、乱流のモデリングを考えていく上で非常に重要なものである。

本研究では、航空機設計における実験(EFD)、シミュレーション技術(CFD)を「データ同化」と呼ばれる技術で"融合"した新たな解析手法の構築を行い、非定常状態の高精度解析を目指している。今年度は、データ同化を工学分野での流体解析にとって大きな課題となっている「乱流」に対して適用し、その有効性を示した。今年度、取り組んだ研究の中では、データ同化を乱流の近似量である乱流粘性係数の推定に適用した。研究内容の詳細は以下のとおりである。工学分野の流体解析では、設計の効率化が強く求められるため、乱流は、モデル(乱流モデル)によって決定される。しかし、乱流モデルで「乱流」を普遍的に表現することは困難であり、かつ、モデルによって表現される乱流が大きく異なるといった課題がある。現在、工学分野での流体解析に取り組む研究者は、「一番」の乱流モデルを実験と「比較」することによって決定している。本研究では、この従来の比較だけの議論に新しい視点を加え、乱流モデルで表現される乱流を実験値からデータ同化手法によって推定している。データ同化によって推定された乱流成分を用いて計算された翼表面の圧力値は、実験値と良く一致する傾向を示し、本手法の有効性を示している。これは、工学分野でこれまで行われていた乱流モデルの比較だけの議論から一歩進んだ新たな視点を提供し、かつ、データ同化によって得られた実験とシミュレーションを融合したデータは、乱流のモデリングを考えていく上で非常に重要なものである。