航空エンジン燃焼器解析
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: R16J0112
- 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: 豊永 塁(toyonaga.l.0121@ruri.waseda.jp)
- メンバ: 豊永塁
- 利用分類: 基礎分野(数値解析)
概要
宇宙往還機に用いるエアブリージングエンジンの燃焼器の開発において重要となる圧縮性を伴う燃焼場の数値解析を実現するため,圧縮性流体解析ソルバFaSTARに,Flamelet Approachに基づく化学反応解析コードの開発・実装を行う.超音速領域においてこのコードの評価を行うため,ドイツ航空宇宙センターの水素/空気超音速燃焼実験器の実験データを対象とした検証計算を行う.
目的
宇宙往還機に搭載されるエアブリージングエンジンの燃焼器の開発に向けて,圧縮性を考慮した計算コストの低い実用的な化学反応流計算コードの開発を行い,宇宙開発における輸送効率の向上に貢献することを目的とする.
目標
圧縮性を考慮した計算コストの低い実用的な化学反応流計算コードを開発するとともに,超音速燃焼における混合過程や火炎形状について,超音速燃焼実験器を対象とした数値計算により明らかにする.
参照URL
なし
スパコンの用途
圧縮性流体解析ソルバFaSTAR(JAXA/Fast Aerodynamic routine)をベースに開発した燃焼計算コードを用い,DLRの水素/空気超音速燃焼実験器を対象としたLES解析を行った.
スパコンの必要性
燃焼計算コードの開発・検証計算に取り組む上で,スパコンの利用が必要となる.
今年度の成果
圧縮性流体解析ソルバFaSTARを基盤として,Flamelet Approachに基づく化学反応流計算コードの開発を行い,超音速燃焼実験器を対象とした検証計算を行った.非燃焼条件での計算結果から,軸方向流速分布及び温度分布など実験と良い一致が見られた(Fig.1).また,燃焼条件での計算結果では,軸方向流速分布及び温度分布が定性的な一致を示すこと(Fig.2),燃焼による化学種の生成・消滅が再現できたことがわかった.(Fig.3)
Fig.1:非燃焼条件における軸方向4点の流速分布の実験値との比較
Fig.2:燃焼条件における各物理量計算値の実験値との比較
Fig.3:燃料噴射ストラット背後における化学種の生成・消滅の様子
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: 32
- 1ケースあたりの経過時間(時間): 48
- 実行ケース数: 12
利用量
総仮想利用経費(円): 1,577,750
内訳
| 計算システム名 | コア時間(コア･h) | 仮想利用経費(円) |
|---|---|---|
| SORA-MA | 928,730.36 | 1,506,157 |
| SORA-PP | 2,763.20 | 23,592 |
| SORA-LM | 0.00 | 0 |
| SORA-TPP | 0.00 | 0 |
| ファイルシステム名 | ストレージ割当量(GiB) | 仮想利用経費(円) |
|---|---|---|
| /home | 238.42 | 1,905 |
| /data | 3,814.70 | 30,486 |
| /ltmp | 1,953.13 | 15,609 |
| アーカイバシステム名 | 利用量(TiB) | 仮想利用経費(円) |
|---|---|---|
| J-SPACE | 0.00 | 0 |
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)