JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2017年4月～2018年3月)

報告書番号: R17JA1903

利用分野: 航空技術

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• 責任者: 青山剛史 航空技術部門数値解析技術研究ユニット
• 問い合せ先: 溝渕泰寛 mizo@chofu.jaxa.jp
• メンバ: 菱田学, 南部太介, 八百寛樹, 安田章悟, 松尾裕一, 溝渕泰寛, 阿部浩幸, 岡部荘志, 松山新吾

事業概要

シミュレーション技術によるエンジン設計のフロントローディングを実現する.

参照URL

なし

JSS2利用の理由

当該分野で世界と肩を並べる研究を実施するために必要な計算機資源はスパコンでしか得られない.

今年度の成果

剥離乱流境界層は,燃焼器内だけではなく機体周りの流れ解析でもキー現象である.本研究では,圧力勾配により誘起された剥離乱流境界層の直接数値シミュレーションを,この系で世界最高レイノルズ数Re_θ=1500において実施した.所要格子数として,約130億点を用いた. 図1は,Re_θ=1500の渦構造を可視化した結果であるが,剥離せん断層の渦構造がクラスター化することが明らかになった(図1拡大図).

気液二層流解析ソルバのロバスト性を向上させ,燃料一次微粒化の詳細解析を4ケース完了した.

図1: Re_θ = 1500のDNSの渦構造(白:速度勾配テンソル第2不変量Qの正値). 上図は鳥瞰図,下図は側面図.

図2: 気液界面の可視化図

成果の公表

■ 査読付論文

1) H. Abe, “ Reynolds-number dependence of wall-pressure fluctuations in a pressure-induced turbulent separation bubble,” J. Fluid Mech., Vol. 833, pp. 563-598 (2017).

2) H. Abe and R.A. Antonia, “ Relationship between the heat transfer law and the scalar dissipation function in a turbulent channel flow,” J. Fluid Mech., Vol. 830, pp. 300-325 (2017).

3)Y.Mizobuchi and T. Takeno, “A numerical study on the detailed structure of hydrogen/air Bunsen flame,” 日本燃焼学会誌 vol.59, No.190, pp.303-311(2017).

■ 口頭発表

1) Hiroyuki Abe, Yasuhiro Mizobuchi and Yuichi Matsuo, “ DNS study on Reynolds-number dependence of a turbulent boundary layer with separation and reattachment,” Proc. of the 16th European Turbulence Conference (Stockholm, Sweden, August 21-24, 2017).

2)阿部 浩幸, “ 剥離・再付着を伴う乱流境界層のDNSとモデリング,” 第47回LES研究会(2017年9月12日,東京大学生産技術研究所).

3) Hiroyuki Abe, “ Direct numerical simulation of a turbulent boundary layer with separation and reattachment over a wide range of Reynolds numbers,” CTR Tea Seminar, Center for Turbulence Research, Stanford University, USA, November 10, 2017.

4)溝渕泰寛,竹野忠夫,”水素空気ブンゼン火炎のTip Opening現象に関する数値解析による検討,” 第55回燃焼シンポジウム(2017年11月13日, 富山国際会議場)

5) Hiroyuki Abe, “ Direct numerical simulation of a turbulent boundary layer with separation and reattachment at Re_θ=1500,” Bulletin of the American Physical Society 70th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics (Denver, CO, November 19-21, 2017), Vol. 62, No. 14, p. 208.

6)南部太介,溝渕泰寛 “壁面衝突を伴うクロスフロー型液体燃料微粒化機構の数値解析” 第26回微粒化シンポジウム(2018年 12月20日, AIST臨海副都心センター別館)

7) 阿部 浩幸, “ 剥離・再付着を伴う乱流境界層のDNS:レイノルズ数・圧力勾配の影響の検討,” 第33回生研TSFDシンポジウム講演論文集(2018年3月5日,東京大学生産技術研究所).

JSS2利用状況

計算情報

• プロセス並列手法: MPIを使うプログラムとXPFortranを使うプログラムがあります.
• スレッド並列手法: OpenMP
• プロセス並列数: 8 – 384
• 1ケースあたりの経過時間: 2,000.00 時間

利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 7.60

内訳

JSS2のシステム構成や主要な仕様は、JSS2のシステム構成をご覧下さい。

※1 総資源に占める利用割合：3つの資源(計算, ファイルシステム, アーカイバ)の利用割合の加重平均.

※2 資源の利用割合：対象資源一年間の総利用量に対する利用割合.

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2017年4月～2018年3月)