DNS解析に基づく高マッハ数混相乱流LESモデルの構築
JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2019年4月～2020年3月)
報告書番号: R19JACA11
利用分野: JSS2大学共同利用
- 責任者: 福田紘大, 東海大学
- 問い合せ先: 福田紘大, 准教授, 東海大学(fukuda@tokai-u.jp)
- メンバ: 福田 紘大, 野々村 拓
事業概要
超音速混相乱流のLESモデル構築に向けて, 高Mach数・低Reynolds数の球周り流れの直接解析(DNS)を行い, データベースを構築するとともに現象把握を行う.
参照URL
なし
JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点
本事業では境界適合格子を用いた高Mach数・低Reynolds数流れにおける球周り流れのDNSにより球周り流れのデータベース構築を行う. 計算コストの高いDNSによりデータベースを構築するには大規模解析を多数の条件で実施する必要があるため, 本事業においてスパコンの演算能力は必須である.
今年度の成果
3次元Navier-Stokes方程式の直接数値解析によりReynolds数1,000以下の遷音速域における静止球周り流れの解析を行った. 流れの様相, 流れ構造, 抵抗係数などの基礎特性に対するMach数効果を調査した. その結果, (1) 遷音速領域において流れ場が安定化されること, (2) Mach数の増加による抵抗係数の増加分は連続流れの領域ではReynolds数に関係なく整理されること, (3) Mach数による圧力抵抗係数と粘性抵抗係数の増加分はそれぞれ高亜音速以下ではPrandtl-Glauert変換と剥離点位置の移動量でおよそ整理できること, などを明らかにした.
図1: 単体静止球の後流渦構造に対するMach数とReynolds数の影響 (密度勾配の絶対値分布)
図2: 圧縮性低Reynolds数流れにおける静止球周りの流れの様相の分布
図3: 抵抗係数に対するMach数とReynolds数の影響
成果の公表
-口頭発表
永田貴之, 野々村拓, 高橋俊, 福田紘大, "Reynolds数300-1000の遷音速微小粒子周りの流れ場と抵抗係数に対するMach数・Reynolds数効果の考察, " 第51回流体力学講演会/第37回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム, 1E08, 東京, 7月 (2019)
-その他
第51回流体力学講演会/37回航空宇宙シミュレーション技術シンポジウム 優秀発表賞 Reynolds数300-1000の遷音速微小粒子周りの流れ場と抵抗係数に対するMach数・Reynolds数効果の考察 2019年9月
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: OpenMP
- プロセス並列数: 16 - 289
- 1ケースあたりの経過時間: 200 時間
利用量
総資源に占める利用割合※1(%): 0.29
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。
| 計算システム名 | コア時間(コア・h) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| SORA-MA | 2,523,635.64 | 0.31 |
| SORA-PP | 0.00 | 0.00 |
| SORA-LM | 0.00 | 0.00 |
| SORA-TPP | 0.00 | 0.00 |
| 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 | 42.35 | 0.04 |
| /data | 24,530.76 | 0.42 |
| /ltmp | 3,044.58 | 0.26 |
| アーカイバシステム名 | 利用量(TiB) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| J-SPACE | 18.89 | 0.48 |
※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(2019年4月～2020年3月)