主流乱れの不確実性が流体機器性能に与える影響の定量評価

本課題では，流体機器に流入する不確定な乱れが機器性能に及ぼす影響を定量的に評価することに取り組む．近年，予測精度の向上した流体シミュレーションは実世界の現象を高い忠実度で再現する手法として期待されているが，基礎的な流れであっても実験と結果が一致しないことが多い．本課題ではこの原因の一つとして考えられる流れに含まれる乱れの影響を，微小な変動も予測可能な高忠実度シミュレーションを用いて明らかにする．令和4年度は人工的に乱れを生成するためにランダムフーリエモード法をシミュレーションと組み合わせ，平板流れに形成される剥離泡への主流乱れの影響を評価した．主流乱れのパラメータとして乱流の長さスケールと乱流強度を変化させ，それぞれのパラメータの変化によって剥離泡の再付着点がどれだけ変化するか，それに伴い圧力分布がどれだけ変化するか風洞実験と比較しながら統計的な振る舞いを評価した．その結果，乱れなしのシミュレーションよりも主流に乱れを加えた場合のほうが風洞実験結果に近い表面圧力分布，特に急な圧力回復が起こる位置を予測できることがわかった．さらに乱れ強度の増加だけでなく，乱れの長さスケールの増加も乱流遷移を促進する効果をもち，その結果として再付着点も前縁側に移動することなどが明らかになった．これらの成果を査読付き論文にまとめて出版を行った．また，不確実性の定量評価を行うためのツールの選定を行い，シミュレーションコードとのカップリングを行う方法の検討を行った．

本課題では，流体機器に流入する不確定な乱れが機器性能に及ぼす影響を定量的に評価することに取り組む．近年，予測精度の向上した流体シミュレーションは実世界の現象を高い忠実度で再現する手法として期待されているが，基礎的な流れであっても実験と結果が一致しないことが多い．本課題ではこの原因の一つとして考えられる流れに含まれる乱れの影響を，微小な変動も予測可能な高忠実度シミュレーションを用いて明らかにする．令和4年度は人工的に乱れを生成するためにランダムフーリエモード法をシミュレーションと組み合わせ，平板流れに形成される剥離泡への主流乱れの影響を評価した．主流乱れのパラメータとして乱流の長さスケールと乱流強度を変化させ，それぞれのパラメータの変化によって剥離泡の再付着点がどれだけ変化するか，それに伴い圧力分布がどれだけ変化するか風洞実験と比較しながら統計的な振る舞いを評価した．その結果，乱れなしのシミュレーションよりも主流に乱れを加えた場合のほうが風洞実験結果に近い表面圧力分布，特に急な圧力回復が起こる位置を予測できることがわかった．さらに乱れ強度の増加だけでなく，乱れの長さスケールの増加も乱流遷移を促進する効果をもち，その結果として再付着点も前縁側に移動することなどが明らかになった．これらの成果を査読付き論文にまとめて出版を行った．また，不確実性の定量評価を行うためのツールの選定を行い，シミュレーションコードとのカップリングを行う方法の検討を行った．