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次世代吸音ライナ技術の研究開発

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2023年2月~2024年1月)

報告書番号: R23JDA101P00

利用分野: 航空技術

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  • 責任者: 石井達哉, 航空技術部門航空環境適合イノベーションハブ
  • 問い合せ先: 榎本俊治(enomoto.shunji@jaxa.jp)
  • メンバ: 松浦 英明, 佐々木 大輔, 大木 純一, 榎本 俊治

事業概要

超高バイパス比航空用ジェットエンジンでは, 吸音ライナの面積は従来のエンジンに比べて小さい. 本事業では, 面積が狭い吸音ライナでも高い騒音低減性能をもたらす吸音デバイス技術を開発する.

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

吸音ライナ形状を変化させて多数のLES計算を行うため, JAXAスパコン の計算性能とストレージ容量が必要だった.

今年度の成果

航空機用エンジンの騒音低減デバイスである吸音ライナは, ファン騒音を低減する一方, 抗力源にもなってしまう. そこで, 共鳴型吸音ライナ(孔, ハニカムコア, 背後板で構成される)周囲の流れ場を対象として解析を行った. 本研究では, 吸音ライナに働く抗力を定量的に求めるため, 正方形孔, 長方形孔, 丸孔の3つの孔形状に対して, 乱流条件下で解析し, 複数の評価方法を適用することで抗力を求めた. さらに, 孔形状による抗力の違いについて, 可視化等を通して考察した. 結果の一例として, 孔内部に流れ込む様子を図1に示す. また, 時間平均場における孔表面のレイノルズ応力の分布を図2に示す. ここから主流方向の開口幅により分布に違いが生まれることがわかる. 求めた孔前後の抗力については, 正方形が最も大きく, 丸孔, 長方形孔と続く. さらに, 孔頸部の渦を可視化すると, 図3のようになった. 孔側面付近の大きな渦と図2のレイノルズ応力が高くなっている箇所が一致しているので, この渦により速度変動が大きくなり抗力が大きくなったと考えられる. このように, 孔形状によって孔への流入の仕方が異なり, その影響によって孔に働く抗力に違いが生まれていることが確認できた.

Annual Reoprt Figures for 2023

図1: 瞬間速度場(丸孔)

 

Annual Reoprt Figures for 2023

図2: 孔表面のレイノルズ応力の分布

 

Annual Reoprt Figures for 2023

図3: 正方形孔の孔頸部の渦

 

成果の公表

-口頭発表

松浦英明, 佐々木大輔, 榎本俊治, 大木純一, グレージング流れにおける吸音ライナの抗力推算, 第56回流体力学講演会/第42回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム講演集, (2024-07-03発表予定).

-ポスター

H. Matsuura, D. Sasaki, S. Enomoto, and J. Oki, Computational Estimation of Drag on an Acoustic Liner under Three-Dimensional Turbulent Flow, ICCFD12, (2024-07-14発表予定).

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: OpenMP
  • プロセス並列数: 128 – 140
  • 1ケースあたりの経過時間: 120 時間

JSS3利用量

 

総資源に占める利用割合※1(%): 0.15

 

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。

計算資源
計算システム名 CPU利用量(コア・時) 資源の利用割合※2(%)
TOKI-SORA 3987107.21 0.18
TOKI-ST 28435.79 0.03
TOKI-GP 0.00 0.00
TOKI-XM 0.00 0.00
TOKI-LM 3460.80 0.26
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 986.92 0.82
/data及び/data2 169375.38 1.04
/ssd 10426.15 0.98

 

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 15.01 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

ISVソフトウェア資源
利用量(時) 資源の利用割合※2(%)
ISVソフトウェア(合計) 589.43 0.27

※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(2023年2月~2024年1月)