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超高精度計算による高マッハ数での縦渦の擾乱受容性とその崩壊に関する研究

利用超高精度计算研究高马赫数下纵向涡旋的扰动感受性及其崩溃

基本信息

批准号：
21K11922
负责人：
比江島俊彦
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022)Osaka Prefecture University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は，高マッハ数縦渦の衝撃波との干渉による擾乱成長過程とその崩壊の内部構造の詳細解析を行うために，衝撃波の鋭い捕獲と高次精度補間による高精度計算法を構築し，主流中の超音速乱流場生成に必須な知見を得ることである。縦渦は乱流遷移の中心となる組織渦構造であるが，高速流における強い擾乱に対する受容性やその崩壊機構は未解明である。この高速流における縦渦の衝撃波との干渉による崩壊過程の解明は，次世代高速旅客機や宇宙往還機におけるエンジンの性能向上，超音速域での騒音低減および再突入時に生じる空力加熱に対する機体の熱防御に関する問題等に貢献が期待できる基礎的知見となる。本研究では，高マッハ数で発達する3次元渦構造をスーパーコンピュータ(大型計算機)による数値計算と安定性理論に基づく数理解析により明らかにする。令和4年度は，開発した高次精度空間差分を有する計算コードを用いて，2つの交差する斜め衝撃波の角度と強さがどのように縦渦崩壊に影響するのかを調べて，渦崩壊が発生する一つの条件式を導いた。その結果を学術論文にまとめた。引き続き，縦渦が衝撃波を強い外乱として受容し，崩壊する現象をさらに詳しく調べる予定である。

The purpose of this study is to construct a high-precision calculation method for the shock wave capture and high-precision interpolation of high-frequency vortex turbulence, and to understand the generation of supersonic turbulence in the mainstream. Vortex migration centers and vortex structures are not yet understood. The analysis of shock wave and turbulence in high-speed flow, the improvement of performance in the next generation of high-speed passenger aircraft, and the contribution of air-force heating to the thermal defense of the aircraft in the supersonic domain. In this paper, we study the development of three-dimensional vortex structures, numerical calculation and stability theory based on mathematical analysis. In the fourth year of this year, the calculation of high-order spatial difference has been carried out, and the angle and intensity of the oblique shock wave have been adjusted. The conditional expression of vortex collapse has been derived. The results of academic papers. The shock wave is strong, the shock wave is strong, the shock wave is weak, and the shock wave is weak.