低騒音な次世代航空機の設計に向けた高精度空力騒音解析

用于设计下一代低噪声飞机的高精度气动噪声分析

• 批准号: 16J02140
• 负责人: 淺田 啓幸
• 金额: $ 0.83万
• 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J02140/
• 关键词: 数値流体力学; 高精度流体解析; 航空機の空力音響; 航空宇宙工学

本研究では、高次精度非構造格子法であるdiscontinuous Galerkin (DG)法を用いて、乱流を高精度に予測するlarge eddy simulation (LES)を行い、高精度空力音響解析を実現することで、低騒音な次世代航空機開発への貢献を試みている。このために3つのステップを設け、平成29年度は(2)高精度LES解析実現のための自乗量保存型DG法の構築、(3)航空機まわりの高精度空力音響解析を行った。(2)では、これまで提案されていた自乗量保存型nodal DG法の構築方法を参考にし、自乗量保存型modal DG法の構築を行った。自乗量保存型nodal DG法では差分的な考え方が用いられているが、modal DG法ではこの考え方が容易ではない。そのため、自乗量保存型nodal DG法を有限体積的にフラックスを用いて構築し直し、その知見をmodal DG法へと適用した。その結果、適切なフラックスだけでなく、解析的に導出可能な適切なモード係数を用いることにより自乗量保存が満たされることがわかった。非粘性Taylor-Green渦の解析を通して構築した自乗量保存型modal DG法の性能評価を行ったところ、運動エネルギーの保存が確認できた。(3)では、まず円柱まわりの空力音響解析を通してvalidationを行った。基本的な乱流統計量だけでなく、速度スペクトルや音響を表す圧力スペクトルなども参照解とよく一致した。その後、高揚力装置まわりの解析を行ったところ、境界層の剥離や再付着、乱流遷移などといった特徴的な流れだけでなく、それらにより発生した特徴的な音響についても捉えることができた。しかし、参考にした過去の解析例とは異なる傾向を示した。この原因はスパン方向の計算領域の違いにあることが分かり、今後はより広い計算領域での解析を予定している。

This study focuses on the application of high-order unstructured lattice method, discontinuous Galerkin (DG) method, large eddy simulation (LES) for high-order turbulence prediction, high-order aerodynamic acoustic analysis, and the contribution of low-order noise to the development of next-generation aircraft. (2) Construction of high-precision LES analysis implementation and self-preservation DG method;(3) High-precision aeroacoustic analysis of aircraft. (2)The construction method of self-storage nodal DG method was proposed for reference. Self-storage nodal DG method is easy to use in the case of differential method. The nodal DG method is applicable to the construction of a finite volume of materials. The results are appropriate, the analytical derivation is appropriate, the coefficients are useful, and the self-storage is appropriate. Analysis of Non-Viscous Taylor-Green Vortices Through Construction and Performance Evaluation of Self-Storage Modal DG Method (3)The air force and sound analysis of the two columns are carried out through validation. Basic turbulence statistics are consistent with velocity and acoustic pressure. After the high lift force device, the separation of the boundary layer, the re-payment, the turbulent migration, the characteristic flow, the characteristic sound. The analysis of the past shows that there is a tendency to differ. The reason for this is that the direction of the computing domain is different, and the future is different.

项目成果

A quadrature simplification method for fast implicit discontinuous Galerkin schemes

快速隐式间断伽辽金格式的求积化简方法

• DOI: 10.1016/j.compfluid.2018.03.035
• 发表时间: 2018
• 期刊: Computers&Fluids
• 作者: Asada Hiroyuki;Kawai Soshi;Sawada Keisuke
• 通讯作者: Sawada Keisuke

非定常乱流を可能とするコンパクトな陰的DG法の提案

提出一种可实现非定常湍流的紧凑隐式 DG 方法

• 发表时间: 2016
• 作者: Miyamae;R. & Atsumi;T;淺田啓幸
• 通讯作者: 淺田啓幸

High-order implicit discontinuous Galerkin scheme for unsteady turbulent flows

非定常湍流的高阶隐式间断伽辽金格式

• 发表时间: 2017
• 期刊: AIAA Paper
• 作者: Masahiro Shimizu;Noguchi Yasunori;Yukari Sakiyama;Hironori Kawakami;Tsutomu Katayama;and Shoji Takada;H. Asada and S.Kawai
• 通讯作者: H. Asada and S.Kawai

DG法とSV法によるNASA-CRMの空力解析

使用 DG 方法和 SV 方法对 NASA-CRM 进行空气动力分析

• 发表时间: 2016
• 作者: Miyamae;R. & Atsumi;T;淺田啓幸
• 通讯作者: 淺田啓幸

高次精度陰的DG法による空力音響解析

使用高阶精度隐式 DG 方法进行气动声学分析

• 发表时间: 2018
• 作者: 淺田啓幸;河合宗司
• 通讯作者: 河合宗司