プラズマアクチュエータを用いた気流制御に関する放電・流れの3次元連成数値解析
JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2021年2月～2022年1月)
報告書番号: R21JACA16
利用分野: JSS大学共同利用
- 責任者: 大西直文, 東北大学
- 問い合せ先: 大西直文(naohnishi@tohoku.ac.jp)
- メンバ: 大西 直文, 佐藤 慎太郎, 田村 秀人
事業概要
誘電体バリア放電を用いた流体制御デバイスとして, プラズマアクチュエータというデバイスが注目されている. プラズマアクチュエータの実験では放電が電極のスパン方向に分布を持ち, 三次元的な構造をとることが指摘されている. このことから三次元計算が必須であり, 本研究ではプラズマアクチュエータの気流制御効果の検証に向けて放電と流れの統合的な三次元数値計算を行う.
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
放電現象の計算では Poisson’s 方程式を毎時間ステップ解く必要があり, 計算は収束計算を伴うため, 計算コストが高い. また本研究では三次元計算を行うため, 必要なメモリ容量が大きく, スーパーコンピュータが必要不可欠である.
今年度の成果
今年度は放電現象と流体現象の連成計算に向けて, 放電過程の三次元計算を行った. 先行研究ではプラズマアクチュエータの電極には数十マイクロメートルの突起があることが指摘されており, 今回は電極の突起を再現するために一般座標変換を用いた計算手法を確立し, 突起形状に沿った計算格子を用いて計算を行った. その結果, 電極のスパン方向に分布を持つ三次元的な放電形態を捉えることができた(図1). 今後は今回得られた三次元的な放電構造が流体場に与える影響について調査を行うため, 放電と流体の連成計算を行う予定である.
図1: 得られた三次元的な放電構造
成果の公表
-口頭発表
(1) 田村秀人, 佐藤慎太郎, 大西直文, 表面誘電体バリア放電における枝分かれ構造の数値的研究, 第45回静電気学会全国大会, オンライン, 2021年 9月 (2) H. Tamura, S. Sato, N. Ohnishi, Three-dimensional numerical simulation of branching structure in surface dielectric-barrier-discharge, 74th Annual Gaseous Electronics Conference, Virtual: GEC Platform, October 4-8, 2021.
JSS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: 非該当
- プロセス並列数: 8 – 720
- 1ケースあたりの経過時間: 60 時間
JSS3利用量
総資源に占める利用割合※1(%): 0.02
内訳
JSS3のシステム構成や主要な仕様は、JSS3のシステム構成をご覧下さい。
| 計算システム名 | CPU利用量(コア・時) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| TOKI-SORA | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-ST | 131141.74 | 0.16 |
| TOKI-GP | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-XM | 249.30 | 0.18 |
| TOKI-LM | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-TST | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-TGP | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-TLM | 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 | 213.33 | 0.21 |
| /data及び/data2 | 40960.00 | 0.44 |
| /ssd | 233.33 | 0.06 |
| アーカイバシステム名 | 利用量(TiB) | 資源の利用割合※2(%) | J-SPACE | 6.94 | 0.05 |
|---|
※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.
ISV利用量
| 利用量(時) | 資源の利用割合※2(%) | |
|---|---|---|
| ISVソフトウェア(合計) | 0.00 | 0.00 |
※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(2021年2月～2022年1月)