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アサダ　ヒロユキ

淺田　啓幸

Hiroyuki Asada

所属

大学院工学研究科　航空宇宙工学専攻　航空システム講座（空力設計学分野）

職名

助教

学位

博士（工学）（東北大学）
修士（工学）（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/20180327

J-GLOBAL ID

201901006944632720

経歴 4

2023年4月～継続中

東北大学　工学部機械知能・航空工学科　助教
2021年3月～ 2023年3月

東北大学　工学部機械知能・航空工学科　特任助教（研究）
2020年4月～ 2021年2月

東北大学　工学部機械知能・航空工学科　学術研究員
2018年4月～ 2020年3月

立命館大学　理工学部　任期制教員（助教）

学歴 2

東北大学大学院　工学研究科　航空宇宙工学専攻博士課程

2015年4月～ 2018年3月
東北大学大学院　工学研究科　航空宇宙工学専攻修士課程

2013年4月～ 2015年3月

委員歴 2

日本機械学会　流体工学部門講習会WG

2023年2月～ 2025年3月
日本流体力学会　日本流体力学会年会2024 実行委員

2023年11月～ 2024年9月

所属学協会 2

日本流体力学会
日本航空宇宙学会

研究キーワード 1

数値流体力学(CFD)、高忠実数値流体解析(LES, DNS)，データ駆動科学，乱流，航空宇宙工学

研究分野 2

フロンティア（航空・船舶） / 航空宇宙工学 /
ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 流体工学 /

受賞 6

次世代研究者賞

2022年3月　シンポジウム「富岳百景」実行委員会　高忠実LESを実現する圧縮性流体解析手法 ~航空機離着陸形態まわりLES~
ベストCFDグラフィックス・アワード

2021年12月　日本流体力学会　航空機フライト試験の代替に向けて〜高忠実LESによる航空機全機解析〜
東北大学総長賞

2018年3月　東北大学
Best Student Award

2016年5月　Next Generation Transport Aircraft Workshop
第47回流体力学講演会/第33回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム優秀発表賞

2015年7月　日本航空宇宙学会
日本機械学会畠山賞

2013年3月　社団法人日本機械学会

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論文 25

Exact parallelized dynamic mode decomposition with Hankel matrix for large-scale flow data 査読有り

Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

Theoretical and Computational Fluid Dynamics　39　(1)　2024年12月7日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1007/s00162-024-00730-0 　

ISSN：0935-4964

eISSN：1432-2250

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Abstract An exact parallel algorithm of dynamic mode decomposition (DMD) with Hankel matrices for large-scale flow data is proposed. The proposed algorithm enables the DMD and the Hankel DMD for large-scale data obtained by high-fidelity flow simulations, such as large-eddy simulations or direct numerical simulations using more than a billion grid points, on parallel computations without any approximations. The proposed algorithm completes the computations of the DMD by utilizing block matrices of $$X^TX\in \mathbb {R}^{k\times k}$$ (where $$X\in \mathbb {R}^{n\times k}$$ is a large data matrix obtained by high-fidelity simulations, the number of snapshot data is $$n > rsim 10^9$$, and the number of snapshots is $$k\lesssim O(10^3)$$) without any approximations: for example, the singular value decomposition of X is replaced by the eigenvalue decomposition of $$X^TX$$. Then, the computation of $$X^TX$$ is parallelized by utilizing the domain decomposition often used in flow simulations, which reduces the memory consumption for each parallel process and wall-clock time in the DMD by a factor approximately equal to the number of parallel processes. The parallel computation with communication is performed only for $$X^TX$$, allowing for high parallel efficiency under massively parallel computations. Furthermore, the proposed exact parallel algorithm is extended to the Hankel DMD without any additional parallel computations, realizing the Hankel DMD of large-scale data collected by over a billion grid points with comparable cost and memory to the DMD without Hankel matrices. Moreover, this study shows that the Hankel DMD, which has been employed to enrich information and augment rank, is advantageous for large-scale high-dimensional data collected by high-fidelity simulations in data reconstruction and predictions of future states (while prior studies have reported such advantages for low-dimensional data). Several numerical experiments using large-scale data, including laminar and turbulent flows around a cylinder and transonic buffeting flow around a full aircraft configuration, demonstrate that (i) the proposed exact parallel algorithm reproduces the existing non-parallelized Hankel DMD, (ii) the Hankel DMD for large-scale data consisting of over a billion grid points is feasible by using the proposed exact parallel algorithm with high parallel efficiency on more than 6 thousand CPU cores, and (iii) the Hankel DMD has advantages for high-dimensional data such as $$n > rsim 10^9$$. Graphical abstract
Kinetic Energy and Entropy Preserving (KEEP) Flux Reconstruction Schemes Based on Gauss-Legendre Nodes

Issei Homma, Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

AIAA AVIATION FORUM AND ASCEND 2024　2024年7月27日
出版者・発行元： American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI： 10.2514/6.2024-3789 　
Aeroacoustics Simulations Using Kinetic-Energy and Entropy Preserving (KEEP) Schemes

Hiroyuki Asada, Seiya Sato, Naoki Miwa, Soshi Kawai

30th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (2024)　2024年5月30日
出版者・発行元： American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI： 10.2514/6.2024-3244 　
Temporal discretization for improving kinetic-energy and entropy preservation properties in KEEP schemes 査読有り

Hiroyuki Asada, Kanako Maruyama, Soshi Kawai

Computers & Fluids　270　106143-106143　2024年2月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.compfluid.2023.106143 　

ISSN：0045-7930
Transonic buffet simulations over NASA-CRM by wall-modeled large-eddy simulation using Cartesian-grid-based flow solver FFVHC-ACE

Hirotaka Maeyama, Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

AIAA SCITECH 2024 Forum　2024年1月4日
出版者・発行元： American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI： 10.2514/6.2024-2548 　
POD and DMD of three-dimensional transonic aircraft buffet using large-scale LES data

Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

AIAA SCITECH 2024 Forum　2024年1月4日
出版者・発行元： American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI： 10.2514/6.2024-0494 　
FFVHC-ACE: Fully Automated Cartesian-Grid-Based Solver for Compressible Large-Eddy Simulation 査読有り

Hiroyuki Asada, Yoshiharu Tamaki, Ryoji Takaki, Takaaki Yumitori, Shun Tamura, Keita Hatanaka, Kazuhiro Imai, Hirotaka Maeyama, Soshi Kawai

AIAA Journal　61　(8)　1-19　2023年4月2日
出版者・発行元： American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
DOI： 10.2514/1.j062593 　

ISSN：0001-1452

eISSN：1533-385X

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This study presents a fully automated Cartesian-grid-based compressible flow solver, named FrontFlow/Violet Hierarchical Cartesian for Aeronautics based on Compressible-flow Equations (FFVHC-ACE), for large-eddy simulation (LES) and its aeronautical applications. FFVHC-ACE enables high-fidelity LES of high-Reynolds-number flows around complex geometries by adopting three key numerical methods: hierarchical Cartesian grids, wall modeling in LES, and the kinetic-energy and entropy preserving (KEEP) scheme. The hierarchical Cartesian grids allow fully automated grid generation for complex geometries in FFVHC-ACE, and high-fidelity LES of high-Reynolds-number flows around complex geometries is realized by the wall modeling and the KEEP scheme on the non-body-fitted hierarchical Cartesian grids. We apply FFVHC-ACE to wall-modeled LES around high-lift aircraft configurations at wind-tunnel-scale Reynolds number [Formula: see text] and real-flight Reynolds number [Formula: see text], demonstrating the capability of FFVHC-ACE for fully automated grid generation and high-fidelity simulations around complex aircraft configurations. The computed flowfield and aerodynamic forces at the wind-tunnel-scale Reynolds number agree well with the experimental data provided in the past AIAA High Lift Prediction Workshop (Rumsey et al., Journal of Aircraft, Vol. 56, No. 2, 2019, pp. 621–644). Furthermore, the wall-modeled LES at the real-flight Reynolds number shows good agreement of the lift coefficient with flight-test data.
Identifying the Self-Sustaining Mechanisms of Transonic Airfoil Buffet with Resolvent Analysis 査読有り

Yuta Iwatani, Hiroyuki Asada, Chi-An Yeh, Kunihiko Taira, Soshi Kawai

AIAA Journal　61　(6)　1-12　2023年3月31日
出版者・発行元： American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
DOI： 10.2514/1.j062294 　

ISSN：0001-1452

eISSN：1533-385X

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The self-sustaining mechanisms of shock oscillations in transonic airfoil buffet are studied by wall-resolved large-eddy simulation (LES) and resolvent analysis. The LES successfully reproduces the large-scale shock oscillations over a transonic OAT15A airfoil, and the resolvent analysis using the high-fidelity LES data reveals the input–output relations in the self-sustained shock oscillations. Based on the input–output relations revealed by the resolvent analysis, this study identifies two mechanisms of the self-sustained shock oscillations. The first mechanism is closely tied to the periodic variations of the shock-induced separation height, whereas the second mechanism is related to the pressure dynamics around the shock wave. The mechanisms of the self-sustained shock oscillations identified by the input–output relations are examined in detail along with the high-fidelity LES data to aid the understanding of the feedback formulations in transonic airfoil buffet.
Conservative low-pass filter with compact stencils for hierarchical Cartesian mesh 査読有り

Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

Computers & Fluids　252　105769-105769　2023年2月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.compfluid.2022.105769 　

ISSN：0045-7930
Compressible flow solver FFVHC-ACE for fully automated LES of aeronautical flows

Hiroyuki Asada, Yoshiharu Tamaki, Ryoji Takaki, Soshi Kawai

AIAA SCITECH 2023 Forum　2023年1月19日
出版者・発行元： American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI： 10.2514/6.2023-1227 　
Fully-automated high-fidelity LES around high-lift aircraft configuration near stall

Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

Eleventh International Conference on Computational Fluid Dynamics (ICCFD11)　2022年7月
Wall-modeled LES around the CRM-HL using Fully-automated Cartesian-grid-based Flow Solver FFVHC-ACE

Yoshiharu Tamaki, Hiroyuki Asada, Ryoji Takaki, Soshi Kawai

AIAA AVIATION 2022 Forum　2022年6月27日
出版者・発行元： American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI： 10.2514/6.2022-3435 　
POD, DMD, and resolvent analysis of transonic airfoil buffet

Yuta Iwatani, Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

AIAA SCITECH 2022 Forum, AIAA Paper 2022-0461　2022年1月3日
出版者・発行元： American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI： 10.2514/6.2022-0461 　
LES of full aircraft configuration using non-dissipative KEEP scheme with conservative explicit filter

Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

AIAA SciTech Forum 2022, AIAA Paper 2022-0449　2022年1月
出版者・発行元： American Institute of Aeronautics and Astronautics
DOI： 10.2514/6.2022-0449 　
Dispersion and dissipation analysis for unphysical modes of high-order discontinuous galerkin methods

Hiroyuki Asada

AIAA Scitech 2020 Forum　1 PartF　1-9　2020年

DOI： 10.2514/6.2020-1317 　
A Simple Cellwise High-order Implicit Discontinuous Galerkin Scheme for Unsteady Turbulent Flows 査読有り

Hiroyuki ASADA, Soshi KAWAI

TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES　62　(2)　93-107　2019年
出版者・発行元： Japan Society for Aeronautical and Space Sciences
DOI： 10.2322/tjsass.62.93 　

ISSN：0549-3811

eISSN：2189-4205

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A simple cellwise implicit time integration scheme for high-order discontinuous Galerkin (DG) methods is presented for solving unsteady turbulent flows. One motivation of this study is to utilize the advantages of the cellwise feature of DG methods in implicit time integration to accurately predict the time evolution of unsteady turbulent flows. Our approach is to extend a block Jacobi (BJ) scheme to high-order implicit DG schemes. With the BJ scheme, the cellwise feature is ensured because sweeps referring to up-to-date solutions in nearby cells are not required, and accurate time evolution can be simulated by iteratively solving a linear system formulated in implicit time integration. Although the computational cost required for iterative solutions is of some concern, we found that few sub-iterations are needed to simulate unsteady turbulent flows accurately when the flowfield is well-resolved by high-order DG methods. These advantages are demonstrated through problems such as canonical vortex advection and the inviscid Taylor–Green vortex. The developed BJ-based implicit DG methods were applied to a large eddy simulation of turbulent channel flow, and the results show that, in addition to being a cellwise scheme, the proposed scheme outperforms explicit time integration in terms of the computation time.
A sponge layer for accurate aeroacoustic simulations using high-order discontinuous galerkin methods

Hiroyuki Asada, Yoshifumi Ogami

AIAA Scitech 2019 Forum　2019年

DOI： 10.2514/6.2019-1805 　
Basic Investigation of Aeroacoustics Simulations using LES and High-Order DG methods

Hiroyuki Asada, Yoshifumi Ogami

29th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP29)　2018年9月
A quadrature simplification method for fast implicit discontinuous Galerkin schemes 査読有り

Hiroyuki Asada, Soshi Kawai, Keisuke Sawada

Computers and Fluids　167　249-264　2018年5月15日
出版者・発行元： Elsevier Ltd
DOI： 10.1016/j.compfluid.2018.03.035 　

ISSN：0045-7930
高次精度DG法によるNASA-CRMの空力係数予測査読有り

淺田啓幸, 河合宗司, 澤田惠介

航空宇宙技術　17　179-188　2018年
出版者・発行元：一般社団法人日本航空宇宙学会
DOI： 10.2322/astj.jsass-d-17-00033 　

eISSN：1884-0477

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<p>Aerodynamics coefficients of NASA common research model (NASA-CRM) are computationally investigated by revisiting some test cases appeared in aerodynamics prediction challenge (APC) using high-order discontinuous Galerkin (DG) methods. While the employed high-order DG methods reasonably well predict the overall aerodynamics for the NASA-CRM, some discrepancies appear between the CFD and experimental data, especially in a lift and a pitching moment at low angle of attack. Although those discrepancies still exist, installing a sting enhances the reproduction of experimental data of pitching moment. Additionally, fluid-structure coupled simulations used to consider aero-elastic deformations give better agreements of the pitching moment with experimental data.</p>
High-order implicit discontinuous galerkin scheme for unsteady turbulent flows

Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

AIAA SciTech Forum - 55th AIAA Aerospace Sciences Meeting　62　(2)　93-107　2017年

DOI： 10.2514/6.2017-0739 　

ISSN：0549-3811
High-order cellwise relaxation implicit discontinuous galerkin scheme for unsteady flow computations

Hiroyuki Asada, Soshi Kawai, Keisuke Sawada

54th AIAA Aerospace Sciences Meeting　0　2016年

DOI： 10.2514/6.2016-1335 　
A fourth order accurate cellwise relaxation implicit disconstinuous galerkin scheme for solving RANS equations

Hiroyuki Asada, Kanako Yasue, Yousuke Ogino, Keisuke Sawada

53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting　2015年
出版者・発行元： American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc, AIAA
DOI： 10.2514/6.2015-0057 　
Improvement of Cellwise Relaxation Implicit Discontinuous Galerkin Scheme

Hiroyuki Asada, Kanako Yasue, Yosuke Ogino, Keisuke Sawada

COMPSAFE2014　2014年3月
A third order accurate cellwise relaxation implicit Discontinuous Galerkin scheme for unstructured hybrid meshes 査読有り

Hiroyuki Asada, Yousuke Ogino, Kanako Yasue, Keisuke Sawada

Mathematical Problems in Engineering　2014　(176752)　1-20　2014年

DOI： 10.1155/2014/176752 　

ISSN：1024-123X

eISSN：1563-5147

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MISC 1

「富岳」成果創出加速プログラム航空機フライト試験を代替する近未来型設計技術の先導的実証研究

稲富裕光, 淺田啓幸, 粟飯原あや, 今井和宏, 久谷雄一, 河合宗司, 筧雅行, 小泉拓, 松村洋祐, 前山大貴, 三吉郁夫, 高木亮治, 玉置義治

宇宙航空研究開発機構特別資料 JAXA-SP-(Web)　(23-002)　2023年

ISSN： 2433-2232

講演・口頭発表等 48

数百億規模データのハンケルDMDを実現する並列化アルゴリズム

淺田啓幸, 河合宗司

日本流体力学会年会2024　2024年9月25日
FFVHC-ACEを用いた壁面モデルLESによる高揚力装置/着陸脚まわりの空力音響解析

淺田啓幸, 河合宗司

第56回流体力学講演会／第42回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム　2024年7月3日
Aeroacoustics Simulations Using Kinetic-Energy and Entropy Preserving (KEEP) Schemes

Hiroyuki Asada, Seiya Sato, Naoki Miwa, Soshi Kawai

30th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (2024)　2024年6月6日
POD and DMD of three-dimensional transonic aircraft buffet using large-scale LES data

Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

2024 AIAA SciTech Forum and Exposition　2024年1月8日
非構造格子におけるローパスフィルターの理論解析とKEEPスキームへの適用

淺田啓幸, 丸山佳那子, 河合宗司

第37回数値流体力学シンポジウム　2023年12月17日
DNS of laminar-to-turbulent transition over a cooled/heated supercritical wing

Hiroyuki Asada, Yuta Iwatani, Soshi Kawai

APS 76th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics (APS-DFD 2023)　2023年11月21日
3次元遷音速バフェット現象の大規模 LESデータに対するPOD/DMD解析

淺田啓幸, 河合宗司

第55回流体力学講演会／第41回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム　2023年7月13日
Compressible flow solver FFVHC-ACE for fully automated LES of aeronautical flows

Hiroyuki Asada, Yoshiharu Tamaki, Ryoji Takaki, Soshi Kawai

AIAA Scitech Forum 2023　2023年1月25日
冷却/加熱を伴う超臨界翼型まわり乱流遷移のDNS

淺田啓幸, 河合宗司

第36回数値流体力学シンポジウム　2022年12月15日
航空機フライト試験を代替する近未来型設計技術の先導的実証研究

河合宗司, 淺田啓幸

第9回HPCIシステム利用研究課題成果報告会　2022年10月28日
翼面冷却・加熱を用いた乱流遷移制御と抵抗低減に関するDNS

淺田啓幸, 岩谷優汰, 河合宗司

第60回飛行機シンポジウム　2022年10月12日
航空宇宙分野のHPC/CFD標準ソフトウェアを目指すFFVHC-ACE 招待有り

計算工学セミナ(東京理科大学での招待講演)　2022年9月
High-Fidelity Wall-Modeled LES around Full Aircraft Configuration near Stall Condition

15th World Congress on Computational Mechanics & 8th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics (WCCM-APCOM 2022)　2022年8月
Fully-Automated high-fidelity LES around high-lift aircraft configuration near stall

Eleventh International Conference on Computational Fluid Dynamics (ICCFD11)　2022年7月
航空機全機高揚力形態・高レイノルズ数条件の高忠実LES

第54回流体力学講演会/第40回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム　2022年7月
高忠実LESを実現する圧縮性流体解析手法 ~航空機離着陸形態まわりLES~

淺田啓幸, 玉置義治, 久谷雄一, 高木亮治, 河合宗司

スーパーコンピュータ「富岳」成果創出加速プログラムシンポジウム富岳百景（研究交流会）　2022年3月14日
LES of full aircraft configuration using non-dissipative KEEP scheme with conservative explicit filter

Hiroyuki Asada, Soshi Kawai

AIAA SciTech Forum 2022　2022年1月3日
階層型直交格子と非散逸KEEPスキームによる航空機全機形状の壁面モデルLES

淺田啓幸, 河合宗司

第35回数値流体力学シンポジウム　2021年12月14日
実機フライト試験を代替する近未来型設計技術の先導的実証研究

第8回HPCIシステム利用研究課題成果報告会　2021年10月
保存則を満たす階層型直交格子filterの提案とLESへの適用

淺田啓幸, 河合宗司

第53回流体力学講演会/第39回航空宇宙数値シミュレーションシンポジウム　2021年7月
階層型直交格子KEEPスキームにおけるハンギングノード面での高次補間法の提案と実用性

淺田啓幸, 玉置義治, 久谷雄一, 河合宗司

第34回数値流体力学シンポジウム　2020年12月
Dispersion and dissipation analysis for unphysical modes of high-order discontinuous Galerkin methods

Hiroyuki Asada

AIAA Scitech 2020 Forum　2020年1月
高次精度 DG 法におけるエイリアシングの理解

淺田啓幸

第33回数値流体力学シンポジウム　2019年11月
高次精度DG法における非物理的モードの挙動

淺田啓幸

第51回流体力学講演会/第37回航空宇宙数値シミュレーションシンポジウム　2019年7月
A sponge layer for accurate aeroacoustic simulations using high-order discontinuous Galerkin methods

AIAA Science and Technology Forum (Scitech2019)　2019年1月7日
Basic investigations of aeronautics simulations using LES and high-order DG methods

International Symposium on Transport Phenomenon　2018年10月30日
高次精度DG法を用いた空力音響解析に対する基礎検証

第50回流体力学講演会/第36回航空宇宙数値シミュレーションシンポジウム　2018年7月
高次精度陰的DG法による空力音響解析

日本航空宇宙学会北部支部2018 年講演会　2018年3月
自乗量保存型モーダルDG法の提案

第49回流体力学講演会/第35回航空宇宙数値シミュレーションシンポジウム　2017年6月
An attempt to extend split forms to modal discontinuous Galerkin schemes

Opening Ceremony of the UW-TU : AOS, Poster Session on Composite Materials for Aircraft and Aero Space Engineerin　2017年4月
High-order implicit discontinuous Galerkin scheme for unsteady turbulent flows

55th AIAA Aerospace Science Meeting　2017年1月
DG法とSV法によるNASA-CRMの空力解析

第54回飛行機シンポジウム　2016年10月
非定常乱流を可能とするコンパクトな陰的DG法の提案

第48回流体力学講演会/第34回航空宇宙数値シミュレーションシンポジウム　2016年7月
Requirements of Grid Resolution in Wall-Resolved LES Using High-Order DG Method

ECCOMAS 2016　2016年6月
High-order DG-CRI scheme for unsteady turbulent computations

Next Generation Transport Aircraft Workshop 2016　2016年2月
High-Order Cellwise Relaxation Implicit Discontinuous Galerkin scheme for Unsteady Flow Computations

54th AIAA Aerospace Science Meeting　2016年1月
高次精度DG法におけるセル緩和型陰解法の乱流統計量への影響

第29回数値流体力学シンポジウム　2015年12月
DG法とSV法によるNASA-CRMの解析

第53回飛行機シンポジウム　2015年11月
高次精度不連続ガレルキン法を用いた非定常流解析

第47回流体力学講演会/第33回航空宇宙数値シミュレーションシンポジウム　2015年7月
Numerical Technique for High-Order Computation Using Cellwise Relaxation Implicit Discontinuous Galerkin Scheme

2015年2月
A Fourth Order Accurate Cellwise Relaxation Implicit Discontinuous Galerkin Scheme for Solving RANS Equations

53rd AIAA Aerospace Science Meeting　2015年1月
空間4次精度非構造格子法による翼まわり圧縮性粘性流体解析

第27回計算力学講演会　2014年11月
翼まわり定常計算に向けた空間4次精度非構造格子法の構築

第46回流体力学講演会/第32回航空宇宙数値シミュレーションシンポジウム　2014年7月
Improvement of Cellwise Relaxation Implicit Discontinuous Galerkin Scheme

COMPSAFE2014　2014年4月
セル緩和型陰的不連続ガレルキン法の高次精度化と実用化に関する研究

日本航空宇宙学会北部支部2014 年講演会　2014年3月
Improvement of Cellwise Relaxation Implicit Discontinuous Galerkin Scheme

Japanese delegation from Tohoku University　2014年2月
セル緩和型陰的不連続ガレルキン法の高度化

第45回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーションシンポジウム2013　2013年7月
セル緩和型陰的不連続ガレルキン法による楕円型方程式の高精度離散化手法の研究

日本航空宇宙学会北部支部2013 年講演会　2013年3月

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共同研究・競争的資金等の研究課題 4

超大規模データから流体制御に有意な因果関係を導くデータ駆動科学的手法の構築

淺田啓幸

2024年4月1日～ 2027年3月31日
非定常熱流体解析に基づいた熱感知型センサーの多種物理量の同時測定化の研究

大上芳文, 淺田啓幸, 吉岡修哉

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究機関：Ritsumeikan University

2018年4月1日～ 2021年3月31日

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センサーに与えられた様々な運動（加速度運動，回転運動など）によって，センサー内の気体（空気など）の温度分布が変化する．その温度変化を測定することで，与えられた加速度や回転速度などの異なる物理量を同時に測定する運動センサーの測定原理，方法などを，コンピューターによるさまざまなシミュレーションによって明らかにした．シミュレーションには簡易的な円筒状の形状のものと，より詳細な形状を模したものの2種類を用いた．
航空機離着陸時の非定常乱流LESに向けた安定かつ超高次精度な非構造格子法の開発

淺田啓幸

2019年4月1日～ 2020年3月31日

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離着陸時の航空機まわり非定常乱流をLESにより高精度にシミュレーションするため，超高次精度DG法の低エイリアシング化（安定化）を目指した．不十分な計算格子数で発生する計算格子エイリアシングに加えて，不十分な数値積分で発生する数値積分エリアシングも新たに考え，それらを個別に削減することを考えた．研究計画では，まず混合積分のアイデアで数値積分エイリアシングの削減を予定していたが，混合積分では二つのエイリアシングのどちらに削減効果があるのか明白にできないと考えた．そこで予定を変更し，計算格子エイリアシングの発生原理を明白にするため，超高次精度DG法に対する理論フーリエ解析を行った．エイリアシングを考慮したDG法の理論フーリエ解析は本研究が初の試みである．1次元正弦波移流問題の数値実験結果を再現することでフーリエ解析結果の妥当性を確認しながら解析を行った．その結果，有限差分法で発生するような基本的なエイリアシング以外にも，高次精度実現のためセル内自由度を導入したが故に発生する，DG法固有の自由度エイリアシングがあると判明した．これは，セル内自由度を導入しているにも関わらず，低波数の波に対しても発生する．また，DG法の全てのモードに対して均一に発生するエイリアシングであることが分かった．数値積分で用いる積分点数の自由度エイリアシングへの影響を検証すると，ほとんど影響がなく数値積分エイリアシングとは関係が薄いことが判明した．すなわち，自由度エイリアシングの低減に混合積分は有効でない．また，自由度エイリアシングの低減方法を1次元正弦波移流問題の範疇で検討したところ，初期条件のモードへの高精度投影により大幅に低減できると分かった．LESでは初期から複雑な流れになることはなく，この方法は実用的でないが，その削減原理をより明らかにすることで実用的なエイリアシング低減方法も可能と言える．
低騒音な次世代航空機の設計に向けた高精度空力騒音解析

淺田啓幸

2016年4月22日～ 2018年3月31日

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本研究では、高次精度非構造格子法であるdiscontinuous Galerkin (DG)法を用いて、乱流を高精度に予測するlarge eddy simulation (LES)を行い、高精度空力音響解析を実現することで、低騒音な次世代航空機開発への貢献を試みている。このために3つのステップを設け、平成29年度は(2)高精度LES解析実現のための自乗量保存型DG法の構築、(3)航空機まわりの高精度空力音響解析を行った。(2)では、これまで提案されていた自乗量保存型nodal DG法の構築方法を参考にし、自乗量保存型modal DG法の構築を行った。自乗量保存型nodal DG法では差分的な考え方が用いられているが、modal DG法ではこの考え方が容易ではない。そのため、自乗量保存型nodal DG法を有限体積的にフラックスを用いて構築し直し、その知見をmodal DG法へと適用した。その結果、適切なフラックスだけでなく、解析的に導出可能な適切なモード係数を用いることにより自乗量保存が満たされることがわかった。非粘性Taylor-Green渦の解析を通して構築した自乗量保存型modal DG法の性能評価を行ったところ、運動エネルギーの保存が確認できた。(3)では、まず円柱まわりの空力音響解析を通してvalidationを行った。基本的な乱流統計量だけでなく、速度スペクトルや音響を表す圧力スペクトルなども参照解とよく一致した。その後、高揚力装置まわりの解析を行ったところ、境界層の剥離や再付着、乱流遷移などといった特徴的な流れだけでなく、それらにより発生した特徴的な音響についても捉えることができた。しかし、参考にした過去の解析例とは異なる傾向を示した。この原因はスパン方向の計算領域の違いにあることが分かり、今後はより広い計算領域での解析を予定している。

担当経験のある科目(授業) 3

数理情報学演習　東北大学
機械知能・航空実験Ⅱ　東北大学
数理情報学演習　東北大学

Works（作品等） 1

航空機フライト試験の代替に向けて~高忠実LESによる航空機全機解析~ (YouTube)

淺田啓幸, 河合宗司

2021年12月13日～

作品分類: その他