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: R16J0018

• 責任者: 松尾 裕一(航空技術部門 数値解析技術研究ユニット)
• 問い合わせ先: 北村 圭一(kitamura@ynu.ac.jp)
• メンバ: 青柿拓也,橋本敦,北村圭一,福本堪太,高林航輝,高濱俊匡,稲富彩乃,山形龍介,原田敏明
• 利用分類: 基礎分野(CFD)

概要

流体解析コードFaSTARへ高解像度スキームである新規手法ポストリミタ(制限関数)およびHR-SLAU2流束関数を導入した.これらにより,実際に従来版FaSTARに比べて高い解像度を得る事ができた.またJSS2における正常な動作が確認された.よって今後,高解像度スキーム実装版FaSTARが多くの流体解析において広く世の中で使われるものと期待される.

目的

高解像度スキームを導入する事で,より少ない計算コストで,より精密な数値シミュレーションが実現できるように流体解析コードFaSTARの機能を強化する.またこれを世の中で広く使っていただくため,JSS2で正常に動作する事を確認する.

目標

高解像度スキーム実装版FaSTARが実際に従来版に比べて高い解像度を有し,かつJSS2で利用できる事を確認する.

参照URL

なし

スパコンの用途

広く本成果(高解像度FaSTAR)を利用していただくため,これがスパコンで利用できる事そのものが目的の一つであった.

スパコンの必要性

広く本成果(高解像度FaSTAR)を利用していただく事が目的であったため,スパコンの利用は必須であった.

今年度の成果

高解像度スキームであるポストリミタをFaSTARに実装し,いくつかの3次元空力問題に適用した.計算はJSS2上で行い,正常な動作を確認した.図1より,ポストリミタを用いる事で粗い計算格子(Baseline格子に比べ,物体周囲の格子幅が各方向2倍)でもBaseline格子に近い非対称渦の再現が確認できた.また図2より,ポストリミタを用いる事で計算収束性が向上する事も分かった.そして超音速パラシュート周りの計算においては,従来のポストリミタはセル形状が変化する箇所において計算が不安定になりやすかったが,セルの幾何形状(アスペクト比に相当)を考慮する事で,これが安定化された(図3).更に図は割愛するが,高解像度スキームHR-SLAU2の実装および検証も行った.

図1:ポストリミタ(Coarse格子)による細長物体周り非対称渦の再現

図2:ポストリミタによる収束性向上(M=0.1, Re=118, 球周り流れ)

図3:ポストリミタ(3次元非構造格子用にセル形状を考慮)により安定化したパラシュート周り流体計算(M=2.0)

成果の公表

口頭発表

1) Aogaki, T., Kitamura, K., and Nonaka, S.: Computational Study of Aerodynamic Characteristics of Reusable Rocket at High-Angle-of-Attack, AIAA Paper 2017-1212, 55th AIAA Aerospace Sciences Meeting (AIAA SciTech 2017), Grapevine, TX, Jan. 2017.

2) 高林航輝, 北村圭一,'DGB型超パラシュートにおける衝撃波の大変形及び空力特性'平成28年度衝撃波シンポジウム, 2017

3) 福本堪太, 北村圭一,'ギャップ長さ及び位置による超音速パラシュート周り流れへの影響' 平成28年度衝撃波シンポジウム, 2017

4) 高林航輝,北村圭一,'剛体DGB型パラシュートにおけるGap部およびVent部が超音速流れ場に及ぼす影響,'平成28年度宇宙航行の力学シンポジウム,2016.

5) 山形龍介,北村圭一,'風洞壁干渉による超音速飛翔体への影響,'平成28年度宇宙航行の力学シンポジウム,2016

6) 青柿拓也,北村圭一,野中聡,'再使用ロケットの大迎角飛行における数値解析,'平成28年度宇宙航行の力学シンポジウム,2016.

7) 青柿拓也,北村圭一,野中聡,'再使用ロケットの大迎角飛行時の空力特性に関する数値解析,'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(ANSS),2016.

計算情報

• 並列化手法: プロセス並列
• プロセス並列手法: MPI
• スレッド並列手法: 非該当
• プロセス並列数: maximum 1024
• プロセスあたりのスレッド数: 1
• 使用ノード数: maximum 32
• 1ケースあたりの経過時間(時間): 8.5
• 実行ケース数: 80

利用量

総仮想利用経費(円): 5,311,697

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)