流体融合研究センター
基幹研究部
Core Research Division,
Transdisciplinary Fluid Integration
Research Center

融合流体情報学研究分野
Integrated Fluid Informatics Laboratory


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教 授
大林 茂


准教授
鄭 信圭


助 教
下山 幸治


助 教
大谷 清伸

 数値流体力学 (CFD)は、計算機を用いて対象物体の周囲の流体現象を模擬し、数値的に解析する手法であり、近年の数値計算手法の発達と計算機性能の向上に伴って急速に発展している。そのため、今日では、 CFDは様々な流れ場に対して適用されるようになり、航空機やエンジンの空力解析、設計さらには最適化にまで利用されている。 CFDは従来行われてきた風洞実験や飛行試験と異なり、形状の変更が容易であり、流れ場全体の詳細な物理量が得られることなどから、実際の設計に欠かせないツールとなっている。そこで、本研究室では、 CFDを応用した新たな研究の方向として、主に空力最適化の研究を進め、多分野にわたる工学的設計問題に対する多目的進化的最適化法の開発と、実用的な設計問題への応用、さらに大規模最適化のプロセスで蓄積されるデータから新しい情報の発見を行うデータマイニングの研究を行っている。


再使用型宇宙往還機ブースター段巡航時の渦構造

 

CFD 計算手法の高度化

  航空機周りのCFD 解析は、定常的な流れ場に関しては成熟の域に達しつつあるが、詳細な物理現象を正確に捉えるには至っていない。その原因の一つとして挙げられるのが乱流モデルであり、様々な対象に複数の乱流モデルを用いて比較し、より優れた乱流モデルの検討を行っている。


デルタ翼周りの前縁剥離渦構造


進化的計算法による流体システム最適化

 流体システムの設計において様々な工学的要求を同時に最適化するため、生物の進化を模擬した確率論的な手法に着目している。下図は、カナード付き超音速旅客機の形状最適化問題の結果で空力性能向上と低ブーム実現を目的として自動最適化を試みた例である。その最適会集合は二目的間のトレードオフを表しており、設計者はそれを基に、条件に合う設計を選択できる。

空力高性能化と低ブーム化に関する超音速機の最適化結果


高度最適化手法の構築

 より現実的な設計手法を構築するため、最適化手法の高度化に関する研究を行っている。空力だけでなく複数の物理モデルを融合した多分野融合最適化手法、効果的な探査性能を持つ多目的進化計算手法、また最適化により得られたデータの可視化や知識獲得手法に関する研究を行っている。右図は、宇宙往還機ブースター段翼形状の空力最適化結果に対して自己組織化マッを適用した例である。


自己組織化マップを用いた空力最適化結果の
解析例

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