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: R16J0073

• 責任者: 沖田 耕一(研究開発部門 第四研究ユニット)
• 問い合わせ先: 長谷川 進(hasegawa.susumu@jaxa.jp)
• メンバ: 苅田丈士
• 利用分類: 宇宙分野(ロケット,ロケットエンジン,宇宙輸送)

概要

将来宇宙輸送用スペースプレーンと機体とを統合した空力性能を研究し,設計手法を技術を確立する.そのために模型を用いた風洞実験とCFD解析,運搬性能を推算する概念検討を行う.宇宙輸送機は航空機と異なり大推力で加速飛行を行う.エンジンも大型となることから,機体空力特性とエンジン推進性能が干渉する.更に加速飛行中に飛行特性が大きく変化する.安定性を保つために,エンジンの艤装と作動についても検討を行う.

目的

スペースプレーン機体とエンジンとを統合した設計技術を確立し,将来宇宙輸送技術を確立する.

目標

スペースプレーン機体と搭載エンジンの統合空力性能の研究を進め,空力設計技術の確立を目指す.また機体へのエンジン艤装についての設計方針の確立を目指す.

参照URL

なし

スパコンの用途

風洞実験の事前確認,事後検討に使用.実験による計算結果の検証ののち,補完計算と他条件での計算を行い,風洞実験だけでは得られない情報を得る.

スパコンの必要性

風洞実験の機会,条件は限られまた得られる情報も限られるため,CFDシミュレーションを検証したうえで補完し外挿することが,効率的に設計技術を構築する上で不可欠である.特に3次元遷音速流れのシミュレーションは,小型パーソナルコンピューターでは演算速度においてもまた記憶容量の点からも無理であり,スパコンの使用が必須である.

今年度の成果

12月に実施したISAS遷音速風洞実験のための事前計算と実験後の解析検討を行った.揚力,抗力,ピッチンモーメントの傾向はほぼ実験と一致したが,絶対値については相違も見られる.今後,計算結果と実験結果の考察を進めてCFD計算のパラメーター設定を行うと共に,計算結果の信頼性を評価する.一方,実験ではできなかった条件での計算を行う予定である.

図1:機体・エンジン統合風試模型の圧力係数Cp分布.気流マッハ数1.1

成果の公表

口頭発表

1) Susumu Hasegawa, Takeshi Kanda,'Preliminary Numerical Simulation of Flow around Spaceplane for Airframe Engine Integration', ISTS 31th, Matsuyama, Japan, Jun 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: 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): 256
• 実行ケース数: 60

利用量

総仮想利用経費(円): 23,211

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)