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: R16J0054

• 責任者: 原田 敏明(横浜国立大学)
• 問い合わせ先: 原田 敏明(harada-toshiaki-vt@ynu.jp)
• メンバ: 原田敏明,青柿拓也,北村圭一
• 利用分類: 宇宙分野(ロケット)

概要

ロケットを代表とした飛翔体にある突起部は流れや空気力の非対称性を生むため,その影響の定量的な把握がロケット開発に対して重要である.流体数値計算を用いて,任意飛翔体に許容される突起部の位置や大きさについての体系的かつ基礎的な空力研究を行う事で,今後のロケット開発における突起部選定のための指針を得ることが期待される.

目的

「ロケットを代表とした飛翔体に見受けられる突起部の周囲流れ場が及ぼす機体空力特性への寄与を体系的に明らかにし,ロケット開発に貢献することを目的とする.」

目標

「軸対称なロケット(コーン+シリンダー)に①位置②大きさを様々に変化にさせた突起部(半球円柱)を設けて数値計算を行い,空力特性の観点から突起部選定の指針を与える.

参照URL

なし

スパコンの用途

突起を含む飛翔体周りの大規模な数値流体解析を効率的に行うためにJSS2を活用した.

スパコンの必要性

本計算には3,000万点程の格子を要し,この規模の数値計算を大学のワークステーションのみで行う事は現実的ではないため,メモリをより確保でき,計算時間を大幅に削減できるJSS2を利用した.

今年度の成果

一般的なロケット(コーン+シリンダー)に半球円柱で模擬した突起部を一か所設け,その位置(1.機体前方,2.機体重心位置,3.機体後方)を変化させて数値解析を行った.解析結果より,突起部の位置を変化させることで,機体の超音速空力特性,特にロールモーメントや横力及びヨーモーメントが影響を受けることがわかった.また,これらは突起部後流の渦形成に差異が生じたことに起因することがわかった.

Fig.1:突起部周りの流れ(突起部位置:重心位置,迎角20度)

Fig.2:突起部を通る流線が機体に当たる位置(迎角20度)

成果の公表

口頭発表

1) 原田敏明,北村圭一,野中聡:突起部による飛翔体空力特性への影響,日本航空宇宙学会47期年会講演会,東京大学 山上会館,文京区,2017年4月14日

2) Toshiaki Harada, Keiichi Kitamura, Satoshi Nonaka: Aerodynamic Analysis on Flight Vehicle with Protuberant Devices, ISTS 31st, Matsuyama, Japan, Jun 3-9, 2017

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: 124
• 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): 10
• 実行ケース数: 45

利用量

総仮想利用経費(円): 993,636

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)