JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2018年4月～2019年3月)

報告書番号: R18JTET04

利用分野: 技術習得方式

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• 責任者: 牧野好和, 航空技術部門航空システム研究ユニット
• 問い合せ先: JAXA 航空技術部門 航空システム研究ユニット 田辺 安忠(tanabe.yasutada@jaxa.jp)
• メンバ: 田辺 安忠, 菅原 瑛明, 早見 魁斗, 浜本 佑典

事業概要

高速回転翼機のロータと主翼の空力干渉の解明および二重反転ロータの空力特性に関する研究

参照URL

「将来型回転翼機システム技術 | 航空新分野創造プログラム（Sky Frontier） | JAXA航空技術部門」参照.

JSS2利用の理由

JAXAの回転翼統合解析ツールrFlow3Dを本事業に用いた場合, コンピュータ性能が必要なためJSS2を利用した.

今年度の成果

rFlow3Dとロータと主翼のモデルを用い, 図1に示す計算格子で数値流体計算を行った.

前進率0.3ではロータの吹き下ろしが主翼後方で影響する様子が見られた(図2). 高速回転翼機の飛行速度に相当する前進率0.7ではロータの吹き下ろしが主翼へ強く影響する様子を捉えることができた.

また, 二重反転ロータはシングル・ロータよりも推力の変動・振動が激しい. 推力の変動・振動には二つの要素がある. ロータがすれ違う際の圧力場による, ロータ同士の空力的相互干渉の影響が推力の急激な変動を引き起こす(図3). また, 翼端渦とブレードの空力的干渉の影響は推力の緩やかな変動の要素である(図4).

図1: ロータと主翼の計算格子

図2: 側面から見たロータと主翼まわりの上下速度分布(前進率0.3)

図3: 2重反転ロータの場合, ブレードがすれ違う際の圧力係数分布. 上側ブレード下面の圧力が下側ブレードの正圧部よりも小さくなっており, 上側ロータで発生できる揚力が減少する. この圧力変動は急激なものであり, 推力の変動を起因する.

図4: 2重反転ロータから前進する際に発生した翼端渦にz軸流速成分(音速で無次元化)を可視化. 翼端渦とブレードが干渉するBlade Vortex Interaction (BVI)が発生している. BVIによりブレードの有効迎角が変化し, 緩やかな推力変動を起因する.

成果の公表

-査読なし論文

1) 大嶋弘輝, 赤坂剛史, 濵本佑典, 小曳昇, 田辺安忠, ホバ時のコンパウンドヘリコプタのテーパ翼とロータの空力干渉の実験的研究, 第56回飛行機シンポジウム, 山形テルサ, 2018年11月14日～16日, JSASS-2018-5166.

2) 早川 諒, 赤坂剛史, 田辺安忠, 数値計算による高速飛行時のコンパウンドヘリのロータと主翼間に発生する空力干渉の低減の検討,

第56回飛行機シンポジウム, 山形テルサ, 2018年11月14日～16日, JSASS-2018-5167.

JSS2利用状況

計算情報

• プロセス並列手法: 非該当
• スレッド並列手法: OpenMP
• プロセス並列数: 1
• 1ケースあたりの経過時間: 36000 秒

利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.41

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(2018年4月～2019年3月)