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システム安全・運用評価技術

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2018年4月~2019年3月)

報告書番号: R18JG3216

利用分野: 研究開発

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  • 責任者: 嶋英志, 研究開発部門第三研究ユニット
  • 問い合せ先: 藤本圭一郎(fujimoto.keiichiro@jaxa.jp)
  • メンバ: 南部 太介, 伊藤 孝行, 根岸 秀世, 大西 陽一, 西元 美希, 大門 優, Ashvin Hosangadi, 猪野 正輝, 深澤 修, 大野 真司, Andrea Zambon, 中島 健賀, 雨宮 孝, 梅村 悠, 藤原 大典, 谷 洋海, 藤本 圭一郎, 王丸 哲文, 小谷 秋子, 福田 太郎, 松本 万有, 外山 雅士, 須藤 翔太, 照沼 暁光, 赤井 恒太

事業概要

スペースデブリ対策のひとつである非デブリ化の一環としてロケット上段や宇宙機の高忠実な物理モデルによる新しいリエントリ溶融性評価法LS-DARCを開発し, 安全要求厳格化に備えたEC値の高精度評価や設計上流段階からの安全性設計を実現させる.

この活動で得られる6自由度軌道, 空力, 熱流束, 熱伝導及び溶融による形状変化を考慮した多分野連成シミュレーション技術は解析時間が短いうえに広く応用が可能なものであり, HTV搭載型小型回収カプセルや再使用型ロケットの空力・熱流束評価などに適用していく計画.

参照URL

数値シミュレーション技術|第三研究ユニット(旧 情報・計算工学センター)」参照.

JSS2利用の理由

リエントリ安全評価では様々な物理シミュレーションを組合わせた連成解析を, 様々な不確定因子ばらつきを考慮した確率論的評価が不可欠である. それに加えて安全性設計を実現させるには設計パラメータも変えた評価が欠かせない. 従って, 高負荷な数多くの数値解析の実行ができる高性能な計算機環境が欠かせない. また取扱う解析対象もロケット上段や宇宙機全体であることから, 機微情報を取扱う必要がある.

従って, 高性能なJAXA内のスーパーコンピューターであるJSS2は不可欠であり, 重要な役割を果たしている.

今年度の成果

本年度はLS-DARCを完成させるうえで必要な熱流束・空力特性の縮約モデルの検証のために必要なCFD解析や, ロケット上段を対象とした実機に対する開発してきたLS-DARCの統合検証のためのリエントリ安全評価解析をおこなった. その結果, 熱流束・空力特性の縮約モデルについて改良が必要なケースの識別やその具体的な方法の検討, 解析負荷の高い複雑形状で部品点数の多い実機解析におけるツールの改良点の識別と改良をおこなうことができた. 図1は, リエントリ安全評価コードLS-DARCの概要とロケット上段に対する解析例である.

Annual Reoprt Figures for 2018

図1: 高忠実な多分野連成モデルによるリエントリ安全評価法LS-DARCとロケット上段に対する表面熱流束分布

 

成果の公表

-査読付き論文

Fujimoto, K., Tani, H., Negishi, H., Saito, Y., Iizuka, N., Okita, K., Kato, A., "Uncertainty Quantification for Destructive Re-Entry Risk Analysis: JAXA Perspective," Stardust Final Conference, Conference, Springer book, pp.283-300, 2018.

-査読なし論文

藤本 圭一郎, 根岸 秀世, 飯塚 宣行, 齊藤 靖博, 沖田 耕一, "宇宙開発での信頼性・安全性分野における定量的リスク評価," PD-1-7, 安全工学シンポジウム2018, 2018.

藤本 圭一郎, 根岸 秀世, 中村 涼, 渡邉 泰秀, 大坊 俊彰, 沖田 耕一, "再突入カプセル熱空力設計及びリエントリ安全評価におけるCFD解析の研究課題," 第32回数値流体力学シンポジウム, 2018.

藤本圭一郎, 根岸秀世, 大坊俊彰, 飯塚宣行, 清水隆三, 沖田耕一, "高忠実な物理モデルによるリエントリ安全評価法LS-DARCの開発 - 第1報," 第8回スペースデブリワークショップ, 2018.

JSS2利用状況

計算情報

  • プロセス並列手法: MPI
  • スレッド並列手法: FLAT並列
  • プロセス並列数: 96 - 512
  • 1ケースあたりの経過時間: 400 時間

利用量

 

総資源に占める利用割合※1(%): 0.27

 

内訳

JSS2のシステム構成や主要な仕様は、JSS2のシステム構成をご覧下さい。

計算資源
計算システム名 コア時間(コア・h) 資源の利用割合※2(%)
SORA-MA 2,324,723.64 0.28
SORA-PP 106.38 0.00
SORA-LM 0.00 0.00
SORA-TPP 401.03 0.03

 

ファイルシステム資源
ファイルシステム名 ストレージ割当量(GiB) 資源の利用割合※2(%)
/home 426.01 0.44
/data 25,939.49 0.46
/ltmp 15,598.34 1.34

 

アーカイバ資源
アーカイバシステム名 利用量(TiB) 資源の利用割合※2(%)
J-SPACE 0.31 0.01

※1 総資源に占める利用割合:3つの資源(計算, ファイルシステム, アーカイバ)の利用割合の加重平均.

※2 資源の利用割合:対象資源一年間の総利用量に対する利用割合.

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2018年4月~2019年3月)


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所在地

JAXA(宇宙航空研究開発機構) 調布航空宇宙センター
所在地 〒182-8522 東京都
調布市深大寺東町7-44-1