JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2016年4月～2017年3月)

報告書番号: R16J0009

• 責任者: 浜本 滋(航空技術部門 空力技術研究ユニット)
• 問い合わせ先: 三木 肇(miki.hajime@jaxa.jp)
• メンバ: 三木肇,岡林希依,高間良樹,藤井啓介
• 利用分類: 宇宙分野(宇宙輸送)

概要

JAXAでは将来の有人宇宙活動における回収帰還技術として揚力飛行カプセルの研究開発を進めている.大気圏再突入中には,姿勢制御用ガスジェット(RCS)とカプセル周りの流れとの干渉による熱空力的影響がカプセルに及ぶため,カプセル設計段階でそれを予測する技術が必要である.本事業では,風洞試験だけでなくCFD解析も併用することで,実際のカプセルが飛行する幅広い環境でのRCS熱空力干渉について研究を進めている.

目的

揚力飛行カプセルの誘導制御の高精度化および熱防御設計に不可欠なRCS干渉予測技術を獲得することを目的とする.

目標

CFD解析と風洞試験を併用した検討より,カプセルRCS熱空力干渉に対する主流条件の影響を整理可能な相関パラメタを見出す.

参照URL

なし

スパコンの用途

再突入カプセルに対するRCS干渉の熱空力的影響を調べるためのCFD解析でスパコンを利用した.

スパコンの必要性

風試では実現できない広範囲の主流条件やジェットの強さを変えた場合のCFD解析を数多く実施する必要があり,データ生産性向上のためスパコン利用が必要である.

今年度の成果

RCS干渉を簡素化した系に対してFaSTARによるCFD解析を実施し,主流に対する相対的な壁面加熱率を調べた(Fig.1).ジェットパラメタが一定の場合でも主流レイノルズ数が高いほど,また主流マッハ数が低いほど加熱率が大きくなることが分かり,主流条件による加熱率変化は粘性干渉パラメタで整理できる見通しを得た(Fig.2).さらに,同様の傾向をカプセルを対象としたCFD解析でも確認し,そしてレイノルズ数効果に関しては風洞試験結果と定性的な一致が得られた.

Fig.1:平板境界層/ジェット干渉による空力加熱

Fig.2:加熱率と粘性干渉パラメタとの関係

成果の公表

口頭発表

1)三木肇, '再突入カプセルにおけるRCS熱空力干渉の影響', 2016年航空宇宙流体科学サマースクール, 2016年9月.

計算情報

• 並列化手法: プロセス並列
• プロセス並列手法: MPI
• スレッド並列手法: 非該当
• プロセス並列数: 128
• プロセスあたりのスレッド数: 1
• 使用ノード数: 4
• 1ケースあたりの経過時間(時間): 20
• 実行ケース数: 50

利用量

総仮想利用経費(円): 1,085,633

内訳

注記: 仮想利用経費=2016年度設備貸付費用の単価を用いて算出した場合の経費

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2016年4月～2017年3月)