学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点　萌芽型共同研究 採択課題 9th Symposium

2017年　7月13日, 14日

学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 第9回シンポジウム

計算手法

研究目的物体表面形状

随伴解析を用いた物体表面形状最適化による抵抗低減

高木洋平(横浜国立大学) EX17604 (京都大学学術情報メディアセンター推薦課題)

計算結果(CFDによる基礎検討)

今後の展望•  OpenFOAMのadjointソルバーをカスタマイズしての感度解析•  らせん，溝，多角形などの各形式に対する最適化•  随伴解析によって再現される流れ場の物理的解釈

低風圧電線

表面形状

少ない試行で風圧抵抗( C d値 )が 最 小 と な る 形状を探索したい

流場解析と随伴解析の活用

・ レイノルズ数 Re≤104・ より線の確保・ 加工しやすい形状

円柱

流れ方向渦度 スパン方向渦度

らせん形状(ピッチ:100mm)

ヘリシティー密度

zu

yu yz

x ∂

∂−

∂∂

=ωyu

xu

xyz ∂

∂−

∂

∂=ω iiuh ω= ui : 速度 [m/s]

ωi : 渦度 [/s]

渦構造の可視化

三次元縦渦構造

縦渦遷移の遅れ

ρ∂u∂t+u·∇u

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟=∇·σ

σ = −pI+µ ∇u+ ∇u( )T{ }

∇·u = 0ρu

p:速度 :密度

:圧力 :粘性係数µ

流れ場(N-S式，連続式)

ρ −∂ψu∂t

+ (∇u)Tψu⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟=∇·σψ

σ = −ψ pI+µ ∇ψu + ∇ψu( )T{ }

∇·ψu = 0Ψ = (ψu ,ψ p )

随伴変数

ラグランジュ乗数である随伴変数Ψを導入して得られる支配方程式を解く

初期形状CFDu,p

Adjointψu,ψp

勾配計算収束判定

最適化終了

形状変更

解析フロー

So?ware•  OpenFOAM•  pisoFoam,adjointShapeOpDmizaDonFoam

問い合わせ先：takagi-yohei-hn@ynu.ac.jp

1ststep 2ndstep

ゴルフボール(ディンプル)

リブレット

サメ肌

設計パラメータ：　断面形状(楕円,溝,多角形),ピッチ,etc.