高等研究機構新領域創成部

マルチフィジックスデザイン研究分野

  • (兼)教授大林 茂

  • (兼)教授岡部 朋永

  • 助教阿部 圭晃

本研究分野では,現代工学の基幹分野である流体科学・材料科学・設計学・計算機科学の融合による新たな融合領域「マルチフィジックスデザイン」の創成を目的とし,航空工学への適用を端緒として,航空機設計開発に関連するマルチフィジックス諸問題を数値解析技術により解決する,次世代航空工学の創出を目指します.

異なる物理を繋ぐデータ駆動型の連成数値解析と最適設計

支配方程式の異なる物理現象が組み合わさった時,その数値解析においても個々の分野で確立された解析手法を組み合わせる(連成解析)必要があり,個々の手法に比べた計算効率の低下やアルゴリズムの複雑化が問題となります.本研究では,応答曲面法と分離解法等を併用した新たな連成解析手法の開発に取り組み,従来にない高並列化効率と実装の容易さを両立することを目指し,複合材航空機の空力構造最適設計を中心とした流体構造連成問題への適用・実証を進めています.
  • 炭素繊維複合材を用いた航空機機体の最適設計
  • データ駆動型並列解法を用いた流体構造連成解析

一般座標SPHを用いた航空機材料と製造に関する数値解析

近年,3Dプリンターを用いた構造成形が注目されており,特に炭素繊維複合材の3D造型の実現に向けて航空分野でも盛んに研究がなされています.本研究では,一般化座標SPHによる繊維入り樹脂の造型シミュレーションや,溶融金属の熱物性測定を目的とした浮遊液滴法の流体構造連成解析を行い,航空機構造の製造プロセスにおけるマルチフィジックス問題の解決に取り組んでいます.
  • 一般座標SPHによる繊維入り3Dプリンターの解析
  • 液滴浮遊法の流体構造連成解析

Modern Hardwareと高並列計算機を用いた高精度非定常空力解析

航空機の離着陸時を含めた非巡航状態の空力解析には,高精度非定常流体ソルバーが必須となります.本項目では,近年飛躍的に進歩しつつあるアクセラレータを代表としたModern Hardwareを用いた高次精度非構造流体解析手法の研究を進めています.特に流束再構築法(FR法)に基づいて異なる計算アーキを横断的に利用する高精度解析を中心とし,ジェットエンジン内部流れやモーフィングフラップなどの流体制御デバイスの研究を行っています.
  • 高並列GPU計算機を用いたジェットエンジン内部流れの高次精度空力解析