JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2025年2月～2026年1月)

報告書番号: R25JACA26

利用分野: JSS大学共同利用

PDF(準備中)

• 責任者: 小川拓人, 東北大学
• 問い合せ先: 小川 拓人(ogawa-t@shibaura-it.ac.jp)
• メンバ: 小川 拓人

事業概要

ロケットや航空機, 自動車といった様々な輸送機周りの流れを, プラズマ放電を利用したDBDプラズマアクチュエータと呼ばれるデバイスを用いることで制御し, 高効率で堅牢な輸送機システム開発を実現する. 輸送機の空力特性に大きな影響を与える流れの大規模剥離を抑制するため, 本事業では高精度非定常3次元流体シミュレーションを用いて, 大規模剥離制御手法の開発・実証を行う.

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

単一性能の高い計算ノードを大規模に並列利用することで, 圧縮性流体解析ソルバLANS3Dを用いた3次元非定常流れ解析（高忠実度LES）を高速に実行できる.

今年度の成果

DBDプラズマアクチュエータ（以下PA）を用いたNACA0015翼周り流れの剥離制御において, 高忠実度ラージエディシミュレーションを実施し, 昨年度までの本事業において一定の制御効果が確認されている遷移制御モデル（Ref.: Peer-reviewed paper 1）のより詳細な検証を行った. 検証した遷移制御モデルは, 翼前縁付近に分布する層流境界層の内部に周期的変動を投入することで, 層流境界層の内部にその変動が時間・空間的に安定して維持されることを示している. これはつまり, PAを遷移点より上流側に設置し, かつPAの周期的駆動（バースト駆動）を比較的高周波に設定することで, 大規模剥離制御に有効とされる渦構造が安定して生成できることを示唆している. 本研究では, レイノルズ数Re=63,000における迎角16度のNACA0015翼周り流れにおけるこの制御モデルの有効性を検証した. この遷移制御モデルに基づいて, PAの設置位置は遷移点より上流となる5%, PAのバースト駆動周波数はF+=20と決定された. このバースト駆動周波数は, これまで一般的に議論されてきた有効値（F+=6, 10など）より比較的高い値となる. 数値計算の結果, F+=20のケースでは大規模剥離制御を時間・空間的に安定的に抑制することができた. また, 剥離の抑制によって揚抗比が15を越え, 非制御時と比較して5倍程度まで向上させることができた. 一方で, バースト駆動周波数がより低いF+=5, 10のケースでは大規模剥離制御を十分に抑制することができなかった. 以上から, 提案する遷移制御モデルの一定の有効性が確認された.

成果の公表

-査読付き論文

Takuto Ogawa, Aiko Yakeno, Kozo, Fujii, "Transition Control for Separated Flow over Airfoil by Periodic Body Forcing", Proceedings of the 10th IUTAM Symposium on Laminar-Turbulent Transition, pp. 15-20, Jan. 2026.

-招待講演

小川 拓人, "圧縮性流体に現れる乱流とその能動的・受動的制御", IMI 共同利用・短期共同研究プログラム, 九州大学, 2025年11月.

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: 80
• 1ケースあたりの経過時間: 20 時間

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(2025年2月～2026年1月)