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: R16J0039

• 責任者: 坪井 伸幸(九州工業大学大学院工学研究院)
• 問い合わせ先: 坪井 伸幸(tsuboi@mech.kyutech.ac.jp)
• メンバ: 小塚悟史,岩井麻衣子,岩佐聡洋,荒木天秀,藤本啓佑,新甫友昂,牟田智幸,江藤成一朗,吉田啓祐,武藤大貴,坪井伸幸
• 利用分類: 宇宙分野(ロケットエンジン,宇宙輸送)

概要

九州工業大学大学院工学研究院機械知能工学研究系・反応流体力学研究室の研究のキーワードは(1)数値流体力学(CFD) (2)圧縮性,超音速/極超音速流 (3)燃焼反応流 (3)液体ロケットエンジン,デトネーション になります. 主として数値シミュレーションを行いますが,実験も行っています.また,国内外の多くの研究者と共同で研究を活発に行っています.

目的

国産ロケットエンジンおよび超音速エンジンの開発において,ノズルや燃焼器に関する評価やそれに関連する基礎研究を数値解析により実施する.

目標

国産ロケットエンジンおよび超音速エンジンの開発において,学術的・実用的に重要な流体燃焼現象を明らかにし,効率的な数値計算手法を開発する.

参照URL

「反応流体力学研究室」参照。

スパコンの用途

学術的な研究や設計への応用において,効率的な解析を行うためにJSS2スパコンを活用した.

スパコンの必要性

燃焼を含む流れは計算コストが非常に高く,ロケットエンジンの燃焼や爆轟現象の解析はその代表的なものである.スパコンが果たす役割は,このような問題を効率的に解くことである.

今年度の成果

極低温超臨界圧力の同軸窒素噴流の3次元数値解析を実施し,混合過程における圧力の影響を評価した.その結果,全体的な混合過程は,5 MPaと12 MPaの無次元密度分布の比較からは,大きな違いが見られないことが示された.

Fig.1:瞬間無次元密度分布

Fig.2:無次元温度変動分布

成果の公表

口頭発表

1) 荒木天秀, 武藤大貴, 寺島洋史, 坪井伸幸, ‘超臨界圧下における同軸噴流への圧力の影響に関する数値解析’, 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, 1C12, 2016, 7.

2) T. Araki, D. Muto, H. Terashima, N. Tsuboi, `Numerical Simulation for Effects of Pressure on Cryogenic Coaxial Jet undersupercritical Pressure,’ 2017 AIAA Science and Technology Forum and Exposition, AIAA-2017-1108, Texas, USA, January, 2017.

3) 武藤大貴,寺島洋史,坪井伸幸,’超臨界圧力下における極低温同軸噴流への噴射条件の影響’,第30回数値流体力学シンポジウム,A03-3,2016,12月.

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: 24
• プロセスあたりのスレッド数: 8
• 使用ノード数: 12
• 1ケースあたりの経過時間(時間): 400
• 実行ケース数: 1

利用量

総仮想利用経費(円): 335,053

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)