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実機空力特性推定技術

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: R17JA3602

利用分野: 航空技術

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  • 責任者: 伊藤健 航空技術部門次世代航空イノベーションハブ
  • 問い合せ先: 中北和之 nakakita@chofu.jaxa.jp
  • メンバ: 川口恵子, 中北和之, 保江かな子, 互井梨絵, 上野真, 村山光宏, 田中健太郎, 平井亨, 伊藤靖, 畑中圭太, 鈴木康司, 内山貴啓, 鳥井田浩也, 山岸嵩武

事業概要

航空機開発における概念設計から飛行試験を経て商業飛行に至る一連の空力設計シーケンスにおいて,開発遅延・手戻りリスクの抑制・改善に寄与する先端技術開発を通じ,空力設計シーケンスの高速化を目指す.

非定常CFDによる高速バフェット計算結果に特徴抽出手法を適用することによって,バフェット現象発生の起点,兆候を検出する技術の開発と,空力特性に現れるレイノルズ数効果をCFDで再現し,実機の空力特性予測に繋げる解析を行う.

参照URL

なし

JSS2利用の理由

非定常解析データを取得するための大規模解析やレイノルズ数効果を確認するための高精細計算のためには,JSS2のような大規模並列計算機が必要であるため.

今年度の成果

バフェット兆候抽出のために2次元NACA0012翼型をDESによる非定常CFDを用いてM=0.72で迎角を3°から6°まで変化させた計算を行った(図1).この結果を用い,従来手法によってCLrmsを指標としてバフェット起点を抽出(図2)するとともに,データマイニング手法を用いた起点抽出手法の試行データとしてマイニング技術開発を行った.

レイノルズ数効果の再現としては,実際の航空機でレイノルズ数効果が問題となったと言われているC-141の翼型を模してCFD解析を行い,レイノルズ数効果の現れ方を広い範囲について確認することが出来た(図3).

Annual Reoprt Figures for 2017

図1: M=0.72,迎角3°におけるNACA0012翼上の衝撃波位置を含む圧力分布の計算結果

 

Annual Reoprt Figures for 2017

図2: 非定常CFD結果からのCLrmsによるバフェット発生起点の抽出

 

Annual Reoprt Figures for 2017

図3: C-141翼型周りの圧力分布(遷移モデルの使用によって精度良く風洞試験の圧力分布を再現できた)

 

成果の公表

■ 査読論文

1)Yamazaki, W., Yamagishi, S., and Ueno, M.. “Investigation of Indirect Reynolds Number Effect via Computational Fluid Dynamics Simulations”, Journal of Aircraft, Posted online on 30 Jan 2018.

■ 査読なし論文

1) Kazuhisa Chiba, Yuhei Umeda, Naoki Hamada, Shinya Watanabe, Masaya Nakata, Kanako Yasue, Koji Suzuki, Takashi Atobe, Shigeru Kuchi-Ishi, Kazuyuki Nakakita, Takeshi Ito, Determination of Temporal and Spatial Origination of Transonic Buffet via Unsteady Data Mining, AIAA 2018-0036, 2018 AIAA Aerospace Sciences Meeting, 2018.

2) 鈴木康司, 保江かな子,口石 茂, 中北和之, 伊藤 健, 非定常空力現象の兆候検出(AEROSENS): 概要, 第49回流体力学講演会/第35回ANSS, 2017.

3) 千葉 一永, 渡邉 真也, 中田 雅也, 梅田 裕平,濱田直希, 保江 かな子,鈴木康司,口石茂,中北 和之,伊藤 健, 非定常空力現象兆候検出へのデータマ

イニング試行, 第49回流体力学講演会/第35回ANSS, 2017.

4) Yamazaki, W, Yamagishi, W and Ueno, M., “Investigation of Indirect Reynolds Number Effect via Computational Fluid Dynamics Simulations,” 35th AIAA Applied Aerodynamics Conference, AIAA 2017-3404, 2017.

5) 山岸 嵩武,山崎 渉,上野 真,γ-Reθ遷移モデルによるC-141翼の間接レイノルズ数効果の検証,第31回数値流体力学シンポジウム講演集,2017.

6) Yamazaki, W, Yamagishi, W and Ueno, M., “Investigation of Indirect Reynolds Number Effect of C-141 Aircraft Model,” Proceedings of the Fourteenth International Conference on Fluid Dynamics, 2017.

■ その他

1) 山岸 嵩武,「C-141航空機における間接レイノルズ数効果の検討」,長岡技術科学大学工学研究科修士課程修士論文,2018.

JSS2利用状況

計算情報

  • プロセス並列手法: MPI
  • スレッド並列手法: N/A
  • プロセス並列数: 128 – 512
  • 1ケースあたりの経過時間: 720.00 時間

利用量

 

総資源に占める利用割合※1(%): 1.92

 

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。

計算資源
計算システム名 コア時間(コア・h) 資源の利用割合※2(%)
SORA-MA 15,973,279.51 2.13
SORA-PP 12,985.28 0.16
SORA-LM 313.00 0.16
SORA-TPP 0.00 0.00

 

ファイルシステム資源
ファイルシステム名 ストレージ割当量(GiB) 資源の利用割合※2(%)
/home 130.33 0.09
/data 25,241.03 0.47
/ltmp 8,191.38 0.62

 

アーカイバ資源
アーカイバシステム名 利用量(TiB) 資源の利用割合※2(%)
J-SPACE 5.27 0.23

※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)