EFD/CFD 融合可視化における速度場表現の一手法

摘要

航空機の機体周りの流速や，機体にかかる圧力?抵抗の計測は，航空機開発において非常に重要である．特に機体の後方に生じる流れの渦は，機体の損傷や燃費の悪化を招く可能性があるので，重要な観察点となっている．流体現象の理解や分析のために，Experimental FluidDynamics (EFD) とComputational Fluid Dynamics(CFD)の2種類の手法が研究されている． EFD 技術は風洞などの実験環境を用いて模型周りの流速を計測するものである．EFD を適用することで，計測精度や風洞壁干渉などの誤差要因はあるものの，ある程度の信頼性を持った計測値が得られる．しかし，EFD ではコストや使用可能日程の制限などから，重要性の高い模型形状や気流パラメータだけを適用して実験回数を限定することも多い．一方で，航空宇宙機開発をはじめとする多くの分野において，CFD に基づく計算機シミュレーション技術が広く用いられている．CFD を適用することで，複雑な流体現象をより容易に再現することが可能になる．ただし一般的にCFD では，実際の流体現象の再現に対する妥当性の検証が重要となる．これらの両者の問題点を考慮し，EFD における実験結果とCFD におけるシミュレーション結果を比較し，それらの差分をわかりやすく可視化することは，シミュレーション技術の改良において重要性が高いと言える[1]．そこで本報告では， 航空機の機体後方における流速EFDとCFD の両者を比較する可視化技術を提案する．この技術により，ベクタ場におけるEFD/CFDの双方の誤差検証の課題の明確化とその解決に役立つだけでなく，EFD/CFDの圧力可視化[2]と組み合わせることによって，圧力?流速の相関関係の考察に役立つと考えられる．