JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2024年2月～2025年1月)

報告書番号: R24JACA18

利用分野: JSS大学共同利用

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• 責任者: 森澤征一郎, 沖縄工業高等専門学校
• 問い合せ先: 森澤　征一郎(morizawa@okinawa-ct.ac.jp)
• メンバ: 森澤 征一郎, 松野 隆

事業概要

火星大気中及び地球の高高度を飛行する無人航空機に関する研究が盛んに行われている. 火星の例で言えば, 大気密度は地上付近での地球の大気密度の100分の１, 大気温度も低いため音速も下がる. 高高度を飛行する無人航空機においても同様である. これらの無人航空機の飛行条件は低レイノルズ数・高マッハ数となり, 既存の航空機のそれは異なる. そのため, 設計に必要な空力データが不足している. 加えて, 飛行する際には気流や大気温度によって生じた擾乱の影響などの不確定要素も多く, 安定にかつ性能的にも優れた空力設計を行う必要がある. 本研究ではこれらを定量化し, その結果を基にロバスト性能に優れた空力設計を目指す.

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

CFDによる不確実性の定量化によるパラメトリックスタディは計算コストが非常に高い. そのため, スパコンのような大規模なメモリ及びCPUでの計算が不可欠であり, JSS3の利用は不可欠なものである.

今年度の成果

　本年度は, Non-Intrusive Polynomial Chaos(NIPC)をBurgers方程式に適用し, 速度に確率的な擾乱を与えた際の衝撃波の発生・伝搬過程における不確実性評価を行った. その一例として単一波長であるsin波の振幅・位相に擾乱を与えた際の結果を図１に示す. なお, 図1(a)は与えられた初期条件とt = 5での計算結果である. ここで, 上側は与えられた不確実性が最大のとき, 下側は与えられた不確実性が最小のときを示す. 図1(b)は, 図1(a)に示したt = 5における計算結果の平均と標準偏差を示している. その結果より, 図1(b)よりx = 0および12付近で分布が上方に曲がり非対称な標準偏差の分布を示した. これは, 図4(a)におけるt = 5での計算結果のx =0および12付近の分布と関係があると考えられる. 今後はこれらの解析を進めるとともに, NIPCをNavier-Stokes方程式に適用し, 高マッハ数・低レイノルズ数条件下における翼面上におけるはく離渦の不確実性を定量化し, 揚力および圧力分布に与える影響を明らかにする.

図1: 振幅・位相に関する不確実性を考慮した結果

成果の公表

-ポスター

N. Gima and S. Morizawa, "Uncertainty Quantification in Compressible Flow Fields with Different Initial Conditions," Twenty-first International Conference on Flow Dynamics (ICFD2024), OS23-27, Sendai, Japan, November 18-20, 2024.

JSS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: 自動並列
• プロセス並列数: 1
• 1ケースあたりの経過時間: 300 分

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.00

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。

※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

※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(2024年2月～2025年1月)