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: R16J0103

• 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: 村上 桂一(murakei@chofu.jaxa.jp)
• メンバ: 松井勇樹
• 利用分類: 基礎分野(CFD)

概要

航空機簡易脚形状(RLG)を対象に, 低計算コストかつ安定に高解像度な解を得るため, JAXA開発のCFDソルバFaSTARを中心差分ベースとし, 計算が不安定な箇所では風上差分の数値粘性を加える様に拡張した. その結果, 高周波領域での解像度が向上した.

目的

非構造格子ソルバであるJAXA開発の高速流体ソルバFaSTARを拡張し, 空力解析を高精度に行える数値計算手法の構築を目的とする.

目標

高周波領域における数値粘性による物理量変動の減衰を抑制し, 高解像度かつ安定に解を得ること

参照URL

なし

スパコンの用途

非定常空力解析の計算

スパコンの必要性

非定常空力解析は計算に膨大な時間を必要とするため, 高速な計算環境が必要である.

今年度の成果

航空機簡易脚形状(RLG)を対象に, 低計算コストかつ安定に高解像度な解を得るため, 非粘性流束計算を二次精度中心差分ベースとし, 中心差分で計算が不安定になる箇所のみ検出, 二次精度風上差分の数値粘性を加え計算を安定化するHybridスキームを構築し, JAXA開発のCFDソルバFaSTARに導入し, 非定常空力解析を行った. その結果, Fig.1に示すように今回構築したHybridスキームとRoeスキームの渦をQ値の等値面で可視化するとHybridスキームの方がRoeスキームに比べ, 渦がより細かく解像されていることがわかる. また, 物体表面の圧力スペクトルをFig.2で確認するとHybridスキームの方が高周波領域でSPLの減衰を抑制していることがわかる.

このことから, 非粘性流束計算を二次精度中心差分ベースにRoeスキームの数値粘性を加えた形として, 計算が不安定な箇所のみRoeスキームの数値粘性を増やすことで, 全体の数値粘性を制御するHybridスキームを用いることで数値粘性による高周波領域における物理量の変動の減衰を抑制するとともに, 高解像度かつ安定に解を得ることができるという知見を得た.

図1:Q値の等値面の比較

図2:FFT解析による物体表面の圧力スペクトルの比較

成果の公表

なし

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: 1024
• プロセスあたりのスレッド数: 1
• 使用ノード数: 1
• 1ケースあたりの経過時間(時間): 300
• 実行ケース数: 6

利用量

総仮想利用経費(円): 1,655,811

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)