直交格子法を用いた固気液三相圧縮性流体解析コードの開発と応用

Development and Application of Multi-Phase Flow Solver based on Cartesian Mesh

図1 超音速・低レイノルズ数下の球周りの解析の比較

（上：高精度BFC，下：直交格子IBM）

0.8 1.2 1.6 2

Drag coefficient

【計算情報】

1ケースあたりの経過時間：

ケース数：

ジョブの並列プロセス数：

プロセスあたりのコア数(=スレッド数) ： プロセス並列手法：

スレッド並列手法：

利用計算システム：

100時間 12ケース 2プロセス 12コア MPI

SORA-PP

成果の公表状況 口頭発表

1) 水野，高橋，野々村，福田，“複数粒子が高マッハ数･低レイノルズ数で移動する流れ解析コードの構築 と評価”，第28回数値流体力学シンポジウム，2014

2) 永田，野々村，福田，高橋，“固気混相衝撃波流れ解析に向けた衝撃波を通過する粒子周りの流れ場の 数値解析”，第28回数値流体力学シンポジウム，2014

年間利用量

SORA-PP SORA-LM

コア割当時間[コア･h] 113918.53

事業形態

大学共同利用

事業の責任者・構成員

責任者：大阪大学 基礎工学研究科，後藤 晋([email protected])

事業の目的

宇宙科学や航空宇宙工学に現れる流れのほとんどは非常に発達した乱流である．このような乱流の統 計性質や動力学の詳細を明らかにすることが目的である．このことにより，極めて大きなレイノルズ数 の乱流の性質を，理論的あるいは（乱流モデルによる）数値的な予言することを可能にする．

事業の目標

スパコンの能力を最大限に活かすことにより，十分に発達した乱流の数値シミュレーションを実行し，

従来までは不明であった乱流の性質を明らかにすることを目標とする．この目標を達成するために，さ まざまな境界条件下の乱流の数値シミュレーションを系統的に実行し，また，その詳細なポストプロセ シングにより，世界最先端の乱流研究を遂行する．

事業の中でスパコン利用が果たす役割

乱流研究は古くから実験が主導して進展してきた．しかし，現在のスパコンを用いれば，実験室で実 現できるものと同等かそれ以上のレイノルズ数の乱流をシミュレートできるようになった．実際，世界 的にもスパコンを用いた乱流研究が精力的に遂行され，実験では捉えることが難しかった乱流の統計や 動力学の解明が急速に進展している．本事業においてもスパコンが果たす役割は極めて大きい．

今年度の成果

発達した乱流のエネルギー散逸率に関する重要な知見を得た．従来まで，この量は G. I. テーラーが 提案した散逸法則に基づいて評価されてきた．ところが，十分に発達した乱流の直接数値シミュレーシ ョンを実行してその統計を詳細に調べた結果，エネルギー散逸率が時間的に変動する乱流場ではテーラ ーの散逸法則が成立しないことが示された．エネルギー散逸率はあらゆる種類の乱流モデルに現れる統 計量であるので，この結果の与える影響は大きい．