液体推進システム解析技術
JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2019年4月～2020年3月)
報告書番号: R19JG3215
利用分野: 研究開発
- 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: 根岸 秀世(negishi.hideyo@jaxa.jp)
- メンバ: 古谷 龍太郎, 小川 哲司, 伊藤 孝行, 根岸 秀世, 大西 陽一, 西元 美希, 大門 優, Ashvin Hosangadi, 福地 健, 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, 福田 太郎, 外山 雅士, 照沼 暁光, 山田 梨加
事業概要
将来の液体推進システムは, 高性能を維持したコストダウンだけでなく, 様々なミッション要求に応える必要がある. 我々は, 高精度3D-CFDを活用して液体推進システム内部流れを把握することでシステム応答評価ツール用のモデリング開発を行い, シミュレーションを活用したフロントヘビー型液体ロケットや衛星推進系の設計など新規ミッション実現に向けた活動の基盤創出を目指しています.
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.
JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点
システム検討ツールのコンポーネントモデルは従来非常に簡素なものである. 計算機科学が発展してきたため, コンポーネントモデルが従来よりも複雑であっても十分設計に利用できること, また高精度のCFDによりコンポーネント内物理現象が明らかになることでより精度の高いコンポーネントモデルの開発が可能となった. 対象としている液体推進システム内の現象を明らかにするためには高忠実のCFD解析が必須であり, システム解析に利用できる幅広いパラメータスタディを行う. JSSはこれら高忠実CFD解析に利用している.
今年度の成果
化学スラスタを用いる宇宙機推進系では, スラスタのパルス作動時のバルブ開閉によってバルブ上流にて水撃が生じる. この水撃によって推進系配管内で圧力振動が定在するが, 複数のバルブの開閉によって圧力振動が増幅するクロストークという現象は, 宇宙機推進系の設計または運用にて避けなければならない. クロストークを緩和する一つの方法として, 配管途中にある一定以上の体積を持つバッファタンクを設置し, 水撃圧が他系に伝播するのを防止する方法がある. 本解析では, バッファタンク内部へ配管チューブを延長することで, バッファタンクの圧力振動減衰の効果を増幅できるかをCFDを実施することで検討した.
図1: バッファタンク内の流速絶対値の瞬時分布
成果の公表
なし
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: 自動並列
- プロセス並列数: 1 - 16
- 1ケースあたりの経過時間: 10 時間
利用量
総資源に占める利用割合※1(%): 0.59
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。
| 計算システム名 | コア時間(コア・h) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| SORA-MA | 212,429.01 | 0.03 |
| SORA-PP | 1,544,724.78 | 10.01 |
| SORA-LM | 15.46 | 0.01 |
| SORA-TPP | 564.83 | 0.03 |
| 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 | 558.68 | 0.47 |
| /data | 22,866.18 | 0.39 |
| /ltmp | 13,273.96 | 1.13 |
| アーカイバシステム名 | 利用量(TiB) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| J-SPACE | 1.60 | 0.04 |
※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(2019年4月～2020年3月)