大林研紹介 - 東北大学 流体科学研究所

研 究 室 紹 介
大 林 ・ 石 本 研 究 室
流 体 科 学 研 究 所
( 片 平 キャンパス)
研 究 部 門
各 研 究 分 野 ( 研 究 室 )
流 体 融 合 研 究 センター
基 幹 研 究 部
プロジェクト 研 究 部
融 合 流 体 情 報 学 研 究 分 野
( 大 林 研 究 室 )
実 事 象 融 合 計 算 研 究 分 野
( 石 本 研 究 室 )
1

融 合 流 体 情 報 学 研 究 分 野
http://www.ifs.tohoku.ac.jp/edge/
教 授 大 林 茂
助 手 鄭 信 圭
複 雑 で 多 様 な 流 体 情 報 の 解 析 ・
制 御 ・ 最 適 化 ・ 実 問 題 への 適 用
再 使 用 型 宇 宙 輸 送 機
フライバックブースタ 最 適 設 計
次 世 代 融 合 研 究 手 法 の 確 立
環 境 適 合 性 とシステムの 安 全 性
産 官 学 連 携 ・ 環 境 適 応 型 小 型 航 空 機 研 究 開 発
最 適 化 アルゴリズムの 高 度 化
‣ 進 化 的 アルゴリズム
‣ 多 分 野 融 合 最 適 化 ( 空 力 + 構 造 など)
‣データマイニング
応 用 分 野 : 各 プロジェクト 研 究 ・ 社 会 基 盤 システ
ム・ 航 空 宇 宙 ・ 情 報 通 信 (SuperSINET/ITBL)
自 己 組 織 化 マップによる
最 適 化 設 計 空 間 のデータマイニング
Boomless Airplane
国 際 共 同 研 究 の 広 がり
英 ・サウザンプトン 大 学
カナダ・ボンバルディア 社
英 ・ロールスロイス 社
伊 ・トリエステ 大 学
ジョージ・メイスン 大 学
ギリシア・アテネ 工 科 大 学
NASA Ames 研 究 所
豪 ・シドニー 大 学
国 内 共 同 研 究 先 :JAXA、 三 菱 重 工 、マツダ、 日 立 、 横 浜 ゴム
2

100 Years of Powered Flight
環 境 適 応 型 高 性 能 小 型 航 空 機 研 究 開 発
• 三 菱 重 工 業 、 富 士 重 工 業 及 び 財 団 法 人 日 本 航 空 機 開 発
協 会 の3 者 による 共 同 事 業 .
独 立 行 政 法 人 宇 宙 航 空 研 究 開 発 機 構 (JAXA)・ 東 北 大 学
も 共 同 研 究 先 として 参 画
3

空 力 ・ 構 造 ・ 空 力 弾 性 を 考 慮 した
主 翼 の 多 分 野 融 合 最 適 設 計
非 構 造 空 力 格 子
FEMモデル
CFD&FEMによる 高 次 解 析 モデルと, 遺 伝 的 アルゴリズムを 用 いた 最 適 化 ツールを
組 み 合 わせることで 実 設 計 を 見 据 えた 翼 設 計 システムを 構 築
目 的 関 数 空 間 における 探 索 解
Aerodynamic Model
(Unstructured mesh)
: Nondominated solution
4counts
Structural Model
(Wing box: Shell elements)
C D
divergence
Block Fuel [kg]
10kg
50kg
130 solutions
9 non-dominated solutions
(Brief exploration of design space)
Max Takeoff Weight [kg]
初 期 解 を 支 配 する 解 を 得 た 時 点 で 進 化 計 算 を 終 了 ( 設 計
空 間 の 簡 易 探 索 、ただし 流 体 研 のスパコンで 約 半 年 )
4

自 己 組 織 化 マップによる 設 計 空 間 データマイニング
Block Fuel
Max Takeoff Weight
C D Divergence
データマイニング 解 との 比 較
Helicity
Initial
‘Optimized’
Shock function
Initial
‘Optimized’
Final
Final
5

多 目 的 設 計 探 査 の 提 案 と 今 後 の 課 題
100 Years of Powered Flight
6

Boomless Supersonic Aircraft Design
• 民 間 機 の 超 音 速 飛 行 の 失 敗
– Why
• Sonic-boom (FAA よりSSTの 陸 地 上 空 での 超 音 速 飛 行 の 禁 止 )
• Too expensive to fly ! ( 衝 撃 波 による 多 大 な 造 波 抵 抗 の 発 生 )
– Need a “boomless” supersonic transport
• 複 葉 の 超 音 速 機
複 葉 超 音 速 旅 客 機 の 開 発
7

大 林 研 まとめ
21 世 紀 の 航 空 科 学 技 術 のシーズ
http://www.ifs.tohoku.ac.jp/edge/
• 計 算 科 学 の 新 展 開
– 流 体 情 報 学 の 構 築
– 多 分 野 融 合 最 適 化
– 多 目 的 設 計 探 査 ・ 設 計 データマイニング
• 超 音 速 旅 客 機 の 開 発
– ソニックブーム 低 減
– 胴 体 のインテグレーション
• 次 世 代 航 空 輸 送 システムの 提 案
– 乱 気 流 の 計 測 融 合 シミュレーション
– シミュレーションによる 空 域 監 視
• 数 値 流 体 力 学 (CFD)の 高 度 化
8