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: R16J0019

• 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: 橋本 敦(hashimoto.atsushi@jaxa.jp)
• メンバ: 橋本敦,武田周作,石田崇
• 利用分類: 航空分野(航空機)

概要

遷音速バフェット現象とは,翼面上に生じた衝撃波の振動現象である.この現象をRANSにより解析しようとする場合,振動が捉えられないという不具合が発生することがある.そこで,JAXAの流体解析SolverのFaSTARのバフェット発生閾値予測性能向上を図るため,数値擾乱付加手法を導入し,垂直力係数の収束が防がれ,振動が生じているかを確認する.その結果,バフェットがより正確に予測できることがわかった.

目的

計算コストの小さいURANS法を用いたバフェット予測法を開発する.それにより,航空機設計で難しい高迎角の特性の予測を目指す.

目標

「非定常な衝撃波の振動現象である遷音速バフェット現象の予測では,RANS計算では振動が生じないという不具合が発生するため,数値擾乱付加手法を導入し,JAXAの流体解析ソルバーのFaSTARのバフェット閾値予測性能を向上する.」

参照URL

なし

スパコンの用途

NASA-CRMのURANS解析を実施するために使用した

スパコンの必要性

ANS計算の計算コストは比較的軽いとされているが,三次元計算を行う場合ではRANSを使用したとしても計算コストは非常に大きなものになってしまう.今後閾値予測といった検証を行う場合,複数の主流条件を扱う上で計算コストの削減は必要不可欠である.そこで,並列化を行うために多くのコアを有するスパコンを使用する必要がある.

今年度の成果

主流条件を,マッハ数0.847, レイノルズ数2.26×106として,NASA-CRM周りの通常のRANS計算を行った場合の垂直力係数履歴をFig1に,擾乱付加手法を導入した場合の履歴をFig2に示す.前者は全ての迎角において振動が収束してしまっており,バフェット振動は確認することができなくなってしまっている.一方,擾乱付加手法を導入した場合では,垂直力係数が一定に収束した場合でも振動が生じていることが確認でき,解の収束を防がれているのがわかる.

次に,Fig3にmid-span における表面圧力係数のRMS値(Root Mean Square)を示す.衝撃波振動によるピークがでており,実験と同様の傾向が得られた.

Fig.1:垂直力係数履歴(擾乱無し)

Fig.2:垂直力係数履歴:迎角4.65[deg](擾乱有り)

Fig.3:スパン中央位置におけるCpのRMS値

成果の公表

口頭発表

1) 武田周作, 澤田恵介, 荻野要介,橋本敦, 速度擾乱を付加したFaSTARによる遷音速バフェット開始点予測, 第54回飛行機シンポジウム

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: 960
• プロセスあたりのスレッド数: 1
• 使用ノード数: 30
• 1ケースあたりの経過時間(時間): 10
• 実行ケース数: 5

利用量

総仮想利用経費(円): 5,384,904

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)