研究テーマ Research

火星飛行機に関する研究 Mars Airplane
火星には火星にも大気があります.地球上の100分の1程度のとても薄い大気ですが,この大気を利用すれば, 地球と同じように火星でも飛行機を飛ばすことができます. 火星大気中を飛行できる飛行機が開発されれば,これまでの火星探査とはちがい,火星を広範囲かつ詳細に調べることができるようになります. 大山研究室では,火星探査のための飛行機(ここでは火星飛行機と呼びます)に関する研究を行っています. 火星では,地球上では見られない低レイノルズ数・高マッハ数の特殊な飛行条件になるため, この飛行条件での翼の空力特性の研究や空力設計が主な研究テーマです. また,JAXAが所有する高高度気球を利用した火星飛行機の高高度飛行試験を2016年6月に実施しました. 詳細については相模原キャンパス特別公開で配布したパンフレットをご覧ください.
パンフレットmars
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Image of Mars airplane
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Aerodynamics
of Mars airplane
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Aerodynamic wing design
of Mars airplane
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High altitude flight test
of Mars airplane
多目的設計探査に関する研究 Multiobjective design exploration
ロケットや宇宙機を新たに開発する場合,効率性・信頼性の向上、設計製造コストの低減などの厳しい設計要求があり, 空力・構造・推進・制御などさまざまな要素がお互いに関与しあうこれらの設計において, 従来の設計手法で最適な設計を求めることはますます難しくなってきています. 大山研究室では多目的設計最適化問題における非劣解集合(パレート最適解集合)を一度に得ることができる多目的進化計算や その宇宙工学分野への適用に関する研究を行っています. これまで,多目的進化計算と数値流体シミュレーションなどを組み合わせ,H3ロケットのターボポンプの設計,ロケット射点の空力音響設計, 宇宙探査ミッションDESTINYの軌道設計,イプシロンロケットの軌道設計,再使用ロケットの空力設計,月着陸地点の設計(選定?) などに関する研究を行ってきています.
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Rocket launch pad
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H3 Turbopump
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DESTINY trajectory
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Moon landing site
ロケット射点の多目的設計探査についてわかりやすく説明した動画をyoutubeにアップロードしましたので,ご覧ください.
流体制御に関する研究 Flow control
近年,プラズマアクチュエータやシンセティックジェットなどの流体制御デバイスの研究が盛んに行われています. このようなデバイスが実用化されれば,ロケットの抵抗削減や制御に利用することができると期待されます. 大山研究室では,数値流体シミュレーションや風洞実験によって,流体制御デバイスが流れを制御するメカニズムについて研究を行っています.
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Pressure measurement
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PIV measurement
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Dynamic flow control
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Synthetic jet
超音速ジェットに関する研究 Supersonic Jet
ロケット打ち上げの際にロケットから発生する超音速ジェットは大きな空力音響を作り出します. この空力音響がロケットフェアリング内に搭載された衛星などの搭載機器を振動させ破壊してしまう可能性があります. そのため,超音速ジェットが発生する空力音響の正確な予測手法の開発や静粛な射点の設計に関する研究を行っています.
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Rocket launch
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Sound propagation
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Schlieren images
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Fine flow structure
数値流体力学に関する研究 Computational Fluid Dynamics
ロケット実形状などの複雑な形状まわりの高レイノルズ数流れを効率的に解析するためには,格子生成に柔軟性をつ非構造格子法や直交格子法のための高次精度計算手法の開発が求められています. 現在は,非構造格子法や直交格子法(特にBuilding Cube Method)のための高次精度計算手法に関する研究を行っています.
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High-order reconstruction
不確定性定量評価に関する研究 Uncertainty Quantification
不確定性定量評価に関する研究を2016年度より新たに開始しました.この手法を開発することにより,数値流体シミュレーションや製造誤差などによる性能の不確定性を効率的に評価することが可能になります.

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