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: R16J0023

• 責任者: 西澤 敏雄(航空技術部門 aFJRプロジェクトチーム)
• 問い合わせ先: 榎本 俊治(eno@chofu.jaxa.jp)
• メンバ: 賀澤順一,榎本俊治,西澤敏雄,加藤進,山下建志
• 利用分類: 航空分野(航空機エンジン)

概要

aFJRプロジェクトは,国内のジェットエンジンメーカーが環境適合性を向上する技術を開発・実証し,次世代ジェットエンジンの国際共同開発において設計分担を狙える技術レベルを目指すことを目的としている.ファンに関しては,今後の高バイパス比化に伴うファンの大型化に対応するため,先進シミュレーション技術及び複合材評価技術を応用することにより,空力効率が高くて軽量なファンブレード技術を開発する.

目的

「aFJR（高効率軽量ファン・タービン技術実証）プロジェクト | 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

「aFJR（高効率軽量ファン・タービン技術実証）プロジェクト | 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

「aFJR（高効率軽量ファン・タービン技術実証）プロジェクト | 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

aFJRプロジェクトにおける空力効率の高い層流ファンブレード技術開発において,翼面の層流境界層の乱流遷移のシミュレーションを行う技術を開発し,実証試験用に設計された翼を評価する.

スパコンの必要性

乱流遷移を数値シミュレーションで予測することはプロジェクトの確実性を高めるために有用であり,その計算量の大きさからスパコンで無ければ実行し得ない.

今年度の成果

6次精度コンパクトスキームを用いたLES解析コードであるUPACS-LESを用いて,翼周りの遷移現象を捉えることを試みた.計算格子は前縁から0.2コード長の範囲の境界層領域のみに細かい格子を設定し,流れ方向に1,000点,壁面垂直方向に100点,奥行方向は100点でコード長の1/150の幅で周期境界条件とした.前縁のよどみ点近傍に微少擾乱を付加した.Fig.1はマッハ数分布の瞬間値で,前縁から0.2コード長の範囲を示している.0.13コード長位置辺りから境界層が乱れており遷移している様子が分かる.Fig.2は翼面に垂直な方向の速度変動成分の瞬間値である.前縁で発生した小さな渦が次第に成長し,遷移に至っている様子が見える.これらの結果から,翼面上の乱流遷移を数値解析により捉えることができることが示された.

Fig.1:マッハ数 (瞬間値)

Fig.2:速度変動成分(瞬間値)

成果の公表

査読なし論文

1) 賀澤順一,榎本俊治,正木大作,西澤敏雄(JAXA), 田中望,榎友謹,室岡武(IHI)

境界層遷移を伴うファン動翼空力性能予測に関する研究 (A Study on Prediction of Fan Rotor Aerodynamic Efficiency with Boundary Layer Transition) 日本航空宇宙学会 第57回航空原動機・宇宙推進講演会講演論文集 JSASS-2017-0097

計算情報

• 並列化手法: ハイブリッド並列
• プロセス並列手法: MPI
• スレッド並列手法: OpenMP
• プロセス並列数: 72
• プロセスあたりのスレッド数: 2
• 使用ノード数: 12
• 1ケースあたりの経過時間(時間): 270
• 実行ケース数: 12

利用量

総仮想利用経費(円): 8,539,897

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)