JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2016年4月～2017年3月)

報告書番号: R16J0002

• 責任者: 牧野 好和(航空技術部門 次世代航空イノベーションハブ)
• 問い合わせ先: 郭 東潤(kwak.dongyoun@jaxa.jp)
• メンバ: 高石武久, 村山光宏, 伊藤靖, 坂井玲太郎, 平井亨, 田中健太郎, 雨宮和久, 中野彦, 池田友明, 黒田文武, 大平啓介, 郭東潤, 松村洋祐
• 利用分類: 航空分野(航空機, 機体音響, 航空機エンジン)

概要

空力構造統合設計ツールを開発し, 誘導抵抗低減技術および摩擦抵抗低減技術を適用し低抵抗機体設計を行う. 基準機と比較し, 巡航揚抗比7%向上を実現するTRA2022機体形状を創出する. また, unconventional機体概念設計ツール及び機体推進干渉効果・空港騒音推算技術を開発し, エンジンや騒音技術を合わせ2030年度前半に燃費50%減, 騒音1/10を目指す低騒音・低燃費機体設計基盤技術を得る.

目的

「エコウィング技術 | 航空環境技術の研究開発プログラム（ECAT） | JAXA航空技術部門」参照。

目標

「エコウィング技術 | 航空環境技術の研究開発プログラム（ECAT） | JAXA航空技術部門」参照。

参照URL

「エコウィング技術 | 航空環境技術の研究開発プログラム（ECAT） | JAXA航空技術部門」参照。

スパコンの用途

機体の空力, 構造とのトレードスタディが可能なレベルで, 機体騒音, エンジン-機体干渉/騒音遮蔽効果を評価する解析技術を作るためにスパコンを利用している.

スパコンの必要性

エンジン-機体騒音, 干渉/遮蔽効果予測に関して簡易的な解析では誤差が大きく, 将来型低騒音機体概念設計において, 近年fidelityが上がってきている空力や構造とのトレードスタディには限界があり, 高度な騒音源解析や騒音伝播解析技術の開発や機体全体規模での解析にはスパコンが必須である.

今年度の成果

・ CFDワークショップにおける検証問題などを用い, 高揚力装置から発生する機体空力騒音予測技術や開発を進めているin-house非構造格子生成ソフトウェアとソルバーを用いて空力予測計算精度評価を行い, 計算格子生成技術と数値計算法の技術成熟度を向上させた.

・JAXAマルチブロック構造格子CFDコードUPACSにおいて高次精度手法による精度改善を確認. 計算高速化など改善が必要な点の修正を行い, 機体騒音ベンチマーク大規模解析に適用し精度改善と高速化の有効性を確認(約3倍高速化(50日超→20日)).

Fig.1:スラット騒音解析時の計算精度高次精度化の影響. 3次精度スキームを用いた粗い計算格子M-DDESでは, スラット騒音予測において重要なスラットカスプ部分からのはく離せん断層のケルビン・ヘルムホルツ不安定性の発達が遅れて, ピークレベルが過大評価されるが, 5次精度スキームを用いることにより改善される((a)計算格子, (b) 渦度比較)

成果の公表

口頭発表

1) Ito, Y., Murayama., M., Yamamoto., and K., Tanaka, K., 'TAS Code Results for the Sixth Drag Prediction Workshop,' 6th AIAA CFD Drag Prediction Workshop, June 2016.

2) Murayama., M., Ikeda, T., Yamamoto, K., Amemiya, K., Tanaka, K., and Hirai, T., 'BANC-IV Category 7 Slat Cove Noise: 30P30N-Modified Slat Configuration - JAXA's Computational Result -,' 4th AIAA Workshop on Benchmark Problems for Airframe Noise Computations (BANC-IV), June 2016.

3) 伊藤, 村山, 山本, 田中「TASとMEGG3D格子による支持装置有無でのNASA CRM解析」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技術シンポジウム, 2016年7月

4) 伊藤, 村山, 山本, 田中「TASとMEGG3D格子による支持装置有無でのNASA CRM解析」第54回飛行機シンポジウム, 2016年10月

5) Ikeda, T., Amemiya, K., and Yamamoto, K., 'On the Implementation of Higher-order Spatial Discretization Schemes into JAXA's UPACS,' APISAT 2016, October 2016.

6) Ito, Y., Murayama, M., Hashimoto, A., Ishida, T., Yamamoto, K., Aoyama, T., Tanaka, K., Hayashi, K., Ueshima, K., Nagata, T., Ueno, Y., and Ochi, S., 'TAS Code, FaSTAR and Cflow Results for the Sixth Drag Prediction Workshop,' AIAA 2017-0959, January 2017.

計算情報

• 並列化手法: プロセス並列, スレッド並列, ハイブリッド並列, 非並列
• プロセス並列手法: MPI
• スレッド並列手法: OpenMP , 自動並列
• プロセス並列数: 15-300
• プロセスあたりのスレッド数: 4-32
• 使用ノード数: 1-32
• 1ケースあたりの経過時間(時間): 0.5-5
• 実行ケース数: 3000

利用量

総仮想利用経費(円): 37,622,568

内訳

注記: 仮想利用経費=2016年度設備貸付費用の単価を用いて算出した場合の経費

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2016年4月～2017年3月)