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: R16J0105

• 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: 吉田 秀和(gooden85@fuji.waseda.jp)
• メンバ: 長尾志,吉田秀和
• 利用分類: 航空分野(航空機エンジン)

概要

JAXAでは極超音速機実現に向けて離陸からマッハ5まで連続作動できる極超音速ターボジェットの研究開発が進められている.極超音速ターボジェットにおいてインテークはエンジンに入ってくる空気流を減速・圧縮している.インテークのCFD解析は風洞実験ではわからないインテーク内部での流れ場を可視化し,インテークの作動状態を把握することでより高効率なエンジン開発を行う.

目的

「極超音速旅客機技術 | 航空新分野創造プログラム（Sky Frontier） | JAXA航空技術部門」参照。

目標

「極超音速旅客機技術 | 航空新分野創造プログラム（Sky Frontier） | JAXA航空技術部門」参照。

参照URL

「極超音速旅客機技術 | 航空新分野創造プログラム（Sky Frontier） | JAXA航空技術部門」参照。

スパコンの用途

極超音速実験機用インテークのCFD解析を実施し,インテーク性能の取得および性能改善が可能なモデルの調査を行った.

スパコンの必要性

風洞実験では通風できない条件でのシミュレーションや,内部の流れ場の可視化などによる現象の解析が実施できる.また,供試体のモデル変更を行い解析が実施できるため,設計変更の補助を行える.

今年度の成果

インテークのCFD解析結果のうちマッハ数分布の全景とインテーク部を改拡大した図をFig.1に示す.この結果からノズルスロート高さ9.3 mmにおいてインテークスロート前方で剥離が発生していることが分かる.また,Fig.2に性能マップを示す.剥離が生じることで性能が低下していることが分かる.そこで,新たにスロート前方で抽気(インテーク流路内からエンジン外部への抽気)を行うことで,剥離を防止できることが分かった.また,低流量時に発生する衝撃の自励振動現象であるインテークバズの抑制を行うことができた.解析した結果のうち最も高い性能を示した抽気方法をFig.3に示す.これによりMCRが12%,TPRが5%向上した.

Fig.1:マッハ数分布(hth=7.6)

Fig.2:性能マップ

Fig.3:マッハ数分布(抽気モデル)

成果の公表

口頭発表

1) 「極超音速統合制御実験(HIMICO)用インテークでの剥離とその対策」第30回数値流体力学シンポジウム

2) 「極超音速統合制御実験(HIMICO)用インテーク性能に関する数値的研究」平成28年度宇宙輸送シンポジウム

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: 1024
• プロセスあたりのスレッド数: 1
• 使用ノード数: 32
• 1ケースあたりの経過時間(時間): 1-10
• 実行ケース数: 100

利用量

総仮想利用経費(円): 3,032,484

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)