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: R16J0066

• 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: 黒滝 卓司(kurotaki@chofu.jaxa.jp)
• メンバ: 黒滝卓司,住隆博
• 利用分類: 航空分野(航空機エンジン)

概要

航空用エンジン等の燃料の微粒化の問題は,燃費や環境問題の面から重要視されている.これらの問題を解決するには,数値解析から得られる知見が必要となることが予想される.ここでは,この問題を扱うための圧縮性の気液混合流の解析技術の研究を行う.

目的

航空宇宙分野における,低亜音速から極超音速流に至る高精度解析を可能とするための諸技術の研究を行うとともに,特に航空機エンジンやディーゼルエンジンを想定した圧縮性混相流の高精度解析技術への応用を目指す.

目標

従来研究で開発した,極めて堅牢なWCS(Weighted compact scheme)コンパクトスキームの応用として,今後発展すると予想されるマルチフィジックスの分野の1つでる,高精度圧縮性混相流解析法の研究を行い,最終的には,エンジン燃料の微粒化への応用等の実用化を目指す.

参照URL

なし

スパコンの用途

解析手法の簡易的な検証及び,非定常多次元問題への応用を想定した比較的大きな解析まで広く運用できる利点をコード開発のスピードアップに活用する.

スパコンの必要性

この種の解析は,通常,非定常問題を扱う.従って,計算時間の短縮のためには,スパコンによる並列計算が必要不可欠である.

今年度の成果

界面を混合気体として扱うdiffuse interface アプローチとレベルセット法を用いたsharp interface アプローチの両者を並行して開発し,アルゴリズムの妥当性を確認した.

界面を混合気体として扱うdiffuse interface アプローチでは,6方程式モデルへの拡張を行い,新たに化学的平衡を考慮することにより,キャビテーション等の相変化を扱うことが可能となった.

また,レベルセット法を用いたsharp interface アプローチでは,界面において相変化モデルを組み込んだHLLCスキームを開発し,キャビテーション気泡の崩壊現象を再現できることを検証解析により確認した.

Fig.1:Diffuse interface approach による高圧噴霧シミュレーション結果(気体体積分率(左),シャドウグラフ(右),蓄圧器圧力100-300MPa)

成果の公表

口頭発表

1) 黒滝,住, ' Sharp interface model を用いた相変化を伴う流れのモデル化及びキャビテーションバブル崩壊に関する数値解析,'平成28年度衝撃波シンポジウム, (2017), 3C1-1.

2)住, 黒滝,' 拡散界面モデルによる超高圧噴射・噴霧現象の数値シミュレーション,'平成28年度衝撃波シンポジウム, (2017), 1A2-4.

計算情報

• 並列化手法: スレッド並列
• プロセス並列手法: 非該当
• スレッド並列手法: OpenMP
• プロセス並列数: 1
• プロセスあたりのスレッド数: 12
• 使用ノード数: 1
• 1ケースあたりの経過時間(時間): 2
• 実行ケース数: 10

利用量

総仮想利用経費(円): 10,609

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)