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: R16J0109

• 責任者: 二村 尚夫(航空技術部門 推進技術研究ユニット)
• 問い合わせ先: 吉田 征二(yoshida.seiji@jaxa.jp)
• メンバ: 吉田征二,牧田光正,中村直紀,武石育海
• 利用分類: 航空分野(航空機エンジン)

概要

ジェットエンジンから排出される窒素酸化物(NOx)を低減するために,希薄燃焼方式が有望であると考えられている.希薄燃焼方式の課題である燃焼が不安定になりやすいという点を解決するために,安定な燃焼を行うパイロットバーナと,希薄で低NOx燃焼を行うメインバーナを組み合わせて用いられる.パイロットバーナとメインバーナに流れる空気流量配分を,機械的に動く部品を持たない流体素子で制御することにより,燃焼器の性能向上を目指す.

目的

ジェットエンジン燃焼器を流れる空気流を流体素子により制御し,燃焼効率の向上,燃焼不安定の抑制など,燃焼器の性能を向上させる.

目標

流体素子出口の流路抵抗および流体素子の流路形状を変えた時の流量配分特性を取得する.

参照URL

「小型高出力コアエンジンのための先進燃焼技術 | 推進技術 | JAXA航空技術部門」参照。

スパコンの用途

流体素子の流路形状を変えながらパラメトリックスタディを多数行う.また,内部流れの可視化により流路形状改良のための知見を得る.

スパコンの必要性

流体素子の形状の最適化のためには,流体素子の形状に関するパラメトリックスタディを多数行う必要があるため,スパコンを用いたCFD解析が必要.

今年度の成果

実験と条件を合致させるために,流体素子の出口面積が異なる20ケース以上のCFD解析を行った.その結果,実験結果とCFD結果が一致することを確認した.また約20パターンの異なる流路形状について計算し,流路内での流れの剥離位置などについて知見を得た.

Fig.1:計算格子及び流体素子内部の流れ場

Fig.2:各流路形状における剥離位置の比較

成果の公表

なし

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: 自動並列
• プロセス並列数: 36
• プロセスあたりのスレッド数: 16
• 使用ノード数: 18
• 1ケースあたりの経過時間(時間): 50
• 実行ケース数: 40

利用量

総仮想利用経費(円): 1,762,505

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)