ブックタイトルGSIS_2019

概要

GSIS_2019

応用情報科学専攻Department of Applied Information Sciences 65■研究キーワード■■KEYWORDS ■We are doing fundamental research in fluid dynamics. Fluid motions are ubiquitous in manyareas ranging from biological to astronomical scale and in many applications including aeronauticalengineering, environmental studies and energy technologies of next generation. Thanks to the rapidgrowth of computational power, numerical simulation of fluid motions has acquired a wide rangeof applications. There are increasing needs for highly accurate simulation as well as novel methodsof obtaining useful knowledge from huge data. In our laboratory, we are studying fluid motions bynumerical simulation and theoretical analysis.（1） Computational fluid dynamics- Development of numerical methods for direct numerical simulation of flows which include complexgeometries and/or moving objects- Numerical study of reduction of aeroacoustic noise by porous materials（2） Statistical properties of turbulence and development of new turbulence models- Development of new turbulence models using machine learning- Enhancement of laminar region of boundary layer on a swept wing（3） Vortex dynamics and hydrodynamic stability- Instability, nonlinear dynamics and transition to turbulence of vortex rings- Theory of hybrid instability generated by hyperbolic instability and phase shift due to wavesComputational and Physical Fluid Dynamics本研究室では流体力学の基礎研究を行っている。流動システムは、生物レベルから地球・宇宙スケールの諸現象、さらに航空宇宙、地球環境、次世代エネルギー産業などの工学応用など、幅広い分野にあらわれる。コンピュータの飛躍的な発達に伴い、流動システムの数値シミュレーション研究の応用範囲が拡大する中で、シミュレーションの精度に対する要求が高度化するのと同時に、大規模データから知見を引き出す手法に対するニーズが高まっている。これに応えるべく、本研究室では流動システムにおける普遍的な法則の発見、共通する現象の解明、さらには汎用的な手法の開発を行っている。（1）数値流体力学・複雑形状物体や運動/ 変形する物体を含む流れ、およびそれから発生する空力騒音の直接数値解法の開発・多孔質材の利用による空力騒音低減の直接数値シミュレーション研究（2）乱流の統計的性質の解明と乱流モデルの開発・統計的機械学習による新しい乱流モデルの開発・後退翼上の境界層の層流域拡大に関する数値シミュレーション研究（3）渦の動力学と流れの安定性解析・渦輪の不安定化過程と乱流遷移・双曲型不安定性と波動の位相シフトによる複合的不安定性の解明流動システムの数値シミュレーション研究と理論研究Prof.Yuji HattoriAssoc. Prof.Makoto Hirota服部 裕司廣 田 真教 授准教授computational fluid dynamics ／ turbulence ／ vortex dynamics ／ fluid dynamics by mathematical approach ／hydrodynamic stability ／ magnetohydrodynamics数値流体力学／乱流／渦の動力学／数理流体力学／流れの安定性／空力音響学http://eagle.ifs.tohoku.ac.jp/index.htmlFlow System Informatics流動システム情報学壁面粗度による境界層遷移の制御( 上図：制御なし、下図：制御あり)。乱流の発生が抑制され、層流域が拡大している。Control of boundary layer transition by wall roughness (top: nocontrol, bottom: with control). The laminar region is expanded bysuppressing turbulence transition.統計的機械学習によるSGS 応力の推定。左図が直接数値シミュレーションの結果、右図がニューラルネットワークによる推定。両者がよく一致していることを示している。Prediction of SGS strain tensor using machine learning. (Left) directnumerical simulation, (right) prediction by neural network. The twodistributions are in good agreement.