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公開番号2025108829
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-24
出願番号2024002260
出願日2024-01-11
発明の名称乱流予測装置、乱流予測方法、乱流予測プログラム、乱流制御システム、乱流制御方法、および乱流制御プログラム
出願人国立大学法人電気通信大学,学校法人東京理科大学
代理人弁理士法人信友国際特許事務所
主分類F15D 1/12 20060101AFI20250716BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】事前データを必要とすることなく汎用的に乱流の予測が可能な乱流予測装置を提供する。
【解決手段】流路を流れる流体に生じる乱流の予測装置であって、前記乱流を評価するための物理量の時系列データを、直接数値計算によって作成する時系列データ作成部と、前記時系列データ作成部で作成した前記時系列データに連続する将来予測時間においての前記物理量の予測値を、非線形予測法によって算出する予測値算出部とを有する乱流予測装置である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
流路を流れる流体に生じる乱流の予測装置であって、
前記乱流を評価するための物理量の時系列データを、直接数値計算によって作成する時系列データ作成部と、
前記時系列データ作成部で作成した前記時系列データに連続する将来予測時間においての前記物理量の予測値を、非線形予測法によって算出する予測値算出部とを有する
乱流予測装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記物理量は、前記流路を構成する壁面に対する所定の高さにおいて測定される流速および圧力の少なくとも一方である
請求項１に記載の乱流予測装置。
【請求項３】
前記予測値算出部は、前記時系列データを位相空間内の軌道群として記述し、前記軌道群に基づく非線形予測法により、前記物理量の予測値を算出する
請求項１に記載の乱流予測装置。
【請求項４】
流路を流れる流体に生じる乱流の予測方法であって、
前記乱流を評価するための物理量の時系列データを、直接数値計算によって作成する手順と、
前記直接数値計算によって作成した時系列データに連続する将来予測時間においての前記物理量の予測値を、非線形予測法によって算出する手順とを有する
乱流予測方法。
【請求項５】
流路を流れる流体に生じる乱流の予測をコンピューターに実行させるための乱流予測プログラムであって、
時系列データ作成部に対し、前記乱流を評価するための物理量の時系列データを、直接数値計算によって作成させ、
予測値算出部に対し、前記時系列データに連続する将来予測時間においての前記物理量の予測値を、非線形予測法によって算出させるための
乱流予測プログラム。
【請求項６】
流路を流れる流体に生じる乱流を制御するための乱流制御システムであって、
請求項１～３のうちの何れか１項に記載の乱流予測装置と、
前記将来予測時間に達した時刻に、前記乱流予測装置における前記予測値算出部で算出した予測値を打ち消す物理量の流体を前記流路に対して供給する流体供給装置とを有する
乱流制御システム。
【請求項７】
前記流体供給装置は、
前記流路を構成する壁面から前記流体を供給する供給孔と、
前記壁面から前記流体を吸引する吸引孔と、
前記予測値算出部で算出した予測値に基づいて、前記供給孔からの前記流体の供給と前記吸引孔からの前記流体の吸引とを制御する駆動制御部とを備える
請求項６に記載の乱流制御システム。
【請求項８】
前記物理量は、前記流路を構成する壁面に対する所定の高さにおいて測定される前記高さ方向の流速であり、
前記駆動制御部は、前記予測値に基づいて、前記供給孔からの前記流体の供給速度と、前記吸引孔からの前記流体の吸引速度とを制御する
請求項７に記載の乱流制御システム。
【請求項９】
流路を流れる流体に生じる乱流を制御するための乱流制御方法であって、
前記乱流を評価するための物理量の時系列データを、直接数値計算によって作成する手順と、
前記直接数値計算によって作成した時系列データに連続する将来予測時間においての前記物理量の予測値を、非線形予測法によって算出する手順と、
前記将来予測時間に達した時刻に、前記非線形予測法によって算出した予測値を打ち消す物理量の流体を前記流路に対して供給する手順とを有する
乱流制御方法。
【請求項１０】
流路を流れる流体に生じる乱流の制御を実行させるための乱流制御プログラムであって、
時系列データ作成部に対し、前記乱流を評価するための物理量の時系列データを、直接数値計算によって作成させ、
予測値算出部に対し、前記時系列データに連続する将来予測時間においての前記物理量の予測値を、非線形予測法によって算出させ、
流体供給装置に対し、前記将来予測時間に達した時刻に、前記非線形予測法によって算出させた前記予測値を打ち消す物理量の流体を前記流路に供給させるための
乱流制御プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行機の外壁や流体輸送パイプの内壁などに生じる乱流についての乱流予測装置、乱流予測方法、乱流予測プログラム、乱流制御システム、乱流制御方法、および乱流制御プログラムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
飛行機の外壁や流体輸送パイプの内壁など、流体と接する壁面に生じる乱流の制御に関する技術として、下記特許文献１に開示の技術がある。この特許文献１には、「流体計測手段によって計測された流れの諸量により、流れ場の状態の診断が行われ、流体不安定性に関する知識データベースの持つ情報を利用して流れの不安定性を予測し、乱流への遷移や流れの剥離の前兆があると判断された場合には、それを打ち消す向きの変動を発生させるために、流体不安定性に関する知識データベースから取りうる不安定性のうち最も効果的なものを抽出する」ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１０－２８１１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、流れの不安定性を予測するためには、事前に流体不安定性に関する知識データベースを予め保持しておく必要がある。したがって、事前情報を有していない不安定な流れについての乱流の予測や制御は不可能であり、汎用性に欠けるものであった。
【０００５】
そこで本発明は、事前データを必要とすることなく汎用的に乱流の予測が可能な乱流予測装置、乱流予測方法、乱流予測プログラムを提供すること、および汎用的に乱流の制御が可能な乱流制御システム、乱流制御方法、および乱流制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するための本発明は、流路を流れる流体に生じる乱流の予測装置であって、前記乱流を評価するための物理量の時系列データを、直接数値計算によって作成する時系列データ作成部と、前記時系列データ作成部で作成した前記時系列データに連続する将来予測時間においての前記物理量の予測値を、非線形予測法によって算出する予測値算出部とを有する乱流予測装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、予測の実行時に直接数値計算により時系列データを作成し、乱流の予測及び制御にこれを利用することで、流れに関する事前データを必要とすることなく汎用的に乱流の予測が可能な乱流予測装置、乱流予測方法、乱流予測プログラム、乱流制御システム、乱流制御方法、および乱流制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態に係る乱流制御システムの構成を示す模式図である。
実施形態における流体の流路を模式的に説明するための図である。
乱流の予測手順を説明するための摸式図である。
乱流を評価するための物理量の時系列データを示す図である。
壁面近傍における瞬時の乱流場を示す図である。
物理量の時系列データから求めた情報エントロピーの分布図である。
実施形態を適用して乱流制御を実施した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態例の乱流予測装置、乱流予測方法、乱流予測プログラム、乱流制御システム、乱流制御方法、および乱流制御プログラムを、添付図面を参照して説明する。
【００１０】
≪乱流制御システム≫
図１は、実施形態に係る乱流制御システム１の構成を示す模式図である。図１に示す乱流制御システム１は、測定装置１０、乱流予測装置２０、および流体供給装置３０を備えている。以下、乱流制御システム１を構成するこれらの要素を説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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