デルタ翼上の前縁剥離渦の数値解析
【概要】
NASA Ames研究所に滞在していた時期(1981-1983, 1986-1987)に実施し，高い評価を受けた研究．この成果により，多くの研究者に認知されるようになった重要な研究成果の１つ． 最初の成果は，デルタ翼の空力に関する数値解析で，ナヴィエ・ストークス方程式の数値計算による前縁剥離渦など空間内の流れ解析の実用性を拓いた研究である．後半の研究は，この手の翼の失速現象にもつながる前縁剝離渦の２つの崩壊パターンを計算で捉え，そのメカニズムに迫った研究で，”Pioneering Vortex Breakdown Study”と評されたものである．どちらも汎用スーパーコンピュータの初期成果としても評価されている．AIAAからはBest Aerospace Image Award (Gold prize)を授与されている．
【詳細】
1981年から83年にかけて米国NRC (National Research Council)の研究員としてNASA Ames Research Centerに滞在した．その際の研究で，圧縮性ナヴィエ・ストークス方程式を利用したデルタ翼面上の前縁剥離渦の数値解析を行った．超音速ジェット機など大きな後退角を有する機体の空力特性がCFD（数値シミュレーション）によって評価できることを世界に先駆けて示した成果である．ナヴィエ・ストークス方程式の数値計算によって得られる数値解が物体付近だけでなく，前縁剥離渦など空間内の流れに対しても適用可能であることを示し，その実用性を拓いた (AIAA Paper 83-1908, 84-1550, 85-1563等)． 1986年から87年にかけてNRC (National Research Council)のシニア研究員として再度NASA Ames Research Centerに滞在した．今回は航空宇宙技術研究所に所属を残したままの長期滞在である．1986年以降に行ったダブルデルタ翼に関するシミュレーションでは，数値計算によって2つのタイプの渦崩壊が捉えられることを示し，その違いが何に起因しているのかのメカニズムを明らかにした(図１，AIAA Paper 87-1229, International Journal of Numerical Methods in Fluids,1988, AIAA Journal,1989). 研究は他の研究者に引き継がれ現在でも多くの成果を生み出している(AIAA Paper 88-2558, AIAA Paper 89-0341など）． NASAは成果を”NASA Supercomputer Studies Aircraft Control Phenomenon”としてプレス発表（Release No. 88-04），NASA発行のニュースであるAstrogramやUNAS newsでも”Pioneering Vortex Breakdown Study”として大きく取り上げられた．NASA Ames Research CenterがちょうどNumerical SimulatorとしてCRAY-2を導入し，新たなビルディングＮ−258を建設した時期で，一連の成果は開所式で紹介されるとともに，顔写真入りの大きなパネル（写真１）がその後長期にわたってエキシビションとして玄関ホールに展示された． 以上は，NASA Ames研究所のPaul Kutler, Terry L. Holst, Lewis, Schiff氏らとの共同研究．共著ではないが，Joseph L. Stegerからは，時々のディスカッションなどで多くのことを学ばせてもらった．また，Stanford大学のDavid Yehの博士論文の実質指導も行った (AIAA Paper 87- )．ジェット吹き出しによる剝離渦制御である．ある意味で私の最初の学生と言える． （余談）NRCに申請した研究テーマは衝撃波・境界層干渉問題であったが，アドバイザーのKutlerとの最初の面談で，プラモデルを示され，こんな流れが起きるのだが，そのシミュレーションをやってみないかと言われたことが一連の研究のきっかけとなった．また，２つのタイプの渦崩壊についても，奇妙な渦構造がある様子をディスプレイ上で眺めていたとき，Kutlerがこれはスパイラルかもしれない，よい実験屋がいるので相談してきたらと言って，当時デルタ翼の大迎角流れを実験で可視化していたBlair Maclachlanを紹介してくれた．彼とのディスカッションから２つの渦崩壊を捉えていることが明確になった．ちなみに，Blair Maclachlanとは1990年代半ばに再会する．Palo Altoで開催されたAIAAの夏の会議においてAmesの研究紹介のReview講演を聴いてとても興味を持ったため，感圧塗料（PSP）の研究をはじめようとして次の日に訪問したものである．
Simulations of leading-edge separation vortex over a delta wing (side view)
3ページあり
NASA Press release 88-04, February 1, 1988
