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スパコンにて発電用ガスタービンの数値シミュレーションを高速化
太陽光や風力などの再生可能エネルギーによる発電が普及しつつある。再エネ発電の多くは昼夜や天候の変化による電力負荷変動が電力供給を左右するため、ガスタービンと蒸気タービンによるコンバインドサイクル発電が、その変動を相殺して電力安定供給を担っている。
それらタービンは、従来の定格運転とは異なる急速起動や停止を頻繁に繰り返す非設計状態での運用が強いられ、寿命を縮めたり、翼の破損を招いたりすることが懸念されていて、さらなる効率的な発電が行えるタービンの設計開発も求められている。
Society5.0の実現には一層の電力安定供給が必須となるが、各種タービンの構造は複雑で、発電時にその中を通るガスや水蒸気の圧力・温度・化学的変化を考慮したシミュレーションには長時間を要する。これまでは課題があったという。東北大学とNECは、電力の安定供給と発電効率アップに向けて、発電用ガスタービンの数値シミュレーションにおけるスーパーコンピュータを活用した高速化技術を開発した。
従来手法で約9日かかっていたガスタービン圧縮機1.5段における非定常熱流動の全周シミュレーションを1.3日で実施することに成功した。文科省の「量子アニーリングアシスト型次世代スーパーコンピューティング基盤の開発」において、マルチフィジックスCFD（数値流体力学）の知見、スパコン高速化と大規模並列化技術を、東北大学サイバーサイエンスセンターの「AOBA」と組み合わせることで世界最速（両者調べ）を達成した。
AOBAはNECのベクトル型スパコン「SX-Aurora TSUBASA」を採用していて、両者が共同研究開発してきた同スパコン向けの最適化技術を数値シミュレーションに応用しているという。東北大学とNECは、タービン設計における高速・高精度な数値シミュレーションによるタービンのデジタルツインを用いて、脱炭素社会の実現に貢献していく考えだ。