本文へ移動

サイトナビゲーションへ移動

検索ボックスへ移動

サイドバーへ移動

ここは、本文エリアの先頭です。

ターボポンプ解析技術

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2020年4月~2021年3月)

報告書番号: R20JG3214

利用分野: 研究開発

PDFはここからダウンロード

  • 責任者: 清水太郎, 研究開発部門第三研究ユニット
  • 問い合せ先: 鵜飼 諭史(ukai.satoshi@jaxa.jp)
  • メンバ: 根岸 秀世, 大西 陽一, 西元 美希, 大門 優, Hosangadi Ashvin, 深澤 修, 大野 真司, Zambon Andrea, 中島 健賀, 雨宮 孝, 藤原 大典, 谷 洋海, 藤本 圭一郎, 王丸 哲文, 福田 太郎, 外山 雅士, 武藤 大貴, 鵜飼 諭史, 國嶋 雄一

事業概要

ターボポンプは液体ロケットエンジン開発においてコストや期間, リスクの観点で依然としてボトルネックなコンポーネントです. また, ターボポンプはそれ自体がポンプ, タービン, 軸受, 軸推力バランス機構, シール機構等のサブコンポーネントで構成される複雑なシステムであり, ターボポンプシステム全体を評価できる解析技術は世界的にも存在していません. またサブコンポーネントレベルの数値シミュレーション技術自体も, 予測精度が低いため試験による設計妥当性評価が必須となっています.

本研究では, ターボポンプに係る数値シミュレーション技術の予測精度を高めつつ, ターボポンプシステム全体の評価を可能とする解析技術を目指しています. その解析技術の活用により, 試験削減・代替を可能として今後のロケットエンジン開発をより低コスト, 短期間で実現します. また, ロケットエンジンのポンプやタービンは, 一般産業界のものより小型で高速回転など極限環境で使われるために効率が低いことが知られています. 近年ではAdditive manufacturing技術の進展により, 従来では不可能であった形状の製品開発も可能となってきており, 本研究で構築するターボポンプ解析技術を活用することで, 革新的な高効率ターボポンプの設計実現を目指します.

参照URL

https://stage.tksc.jaxa.jp/jedi/simul/index.html 参照.

JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点

・JAXAの技術でしか実現できない計算精度, 現象忠実度が高い大規模解析を可能とすること

・JAXAにおけるロケット開発の中でタイムリーに解析を実施し, 限られた期間内に結果を多数提示すること

・機微情報となるロケット関連情報をJAXA内のみで閉じて扱えること

今年度の成果

FY2020は, 昨年度までに構築した3次元圧縮性URANS解析について, 液体ロケット水素および酸素タービンを対象に検証を実施した. 解析結果は過去のターボポンプ試験結果と比較し, タービン効率を4%以内の精度で予測できることを確認した. また, タービン翼が共振した際に発生する振動応力の解析手法についても提案し, 試験と同オーダーの結果が得られることを確認した

ここで構築された解析技術は, H3ロケット1段エンジンLE-9のターボポンプ開発に活用されている.

ターボポンプ全形の流れ場を図1に, 翼に掛かる非定常圧力場を図2に示す

図1(ビデオ): タービン内圧力分布

図2(ビデオ): 翼上の非定常圧力場

成果の公表

なし

JSS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
  • プロセス並列数: 128 - 16000
  • 1ケースあたりの経過時間: 300 時間

JSS2利用量

 

総資源に占める利用割合※1(%): 1.06

 

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 6,231,162.69 1.18
SORA-PP 21,500.03 0.17
SORA-LM 4,986.56 2.93
SORA-TPP 0.00 0.00

 

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 438.29 0.40
/data 22,452.89 0.43
/ltmp 5,409.36 0.46
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 12.35 0.41

※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.

 

JSS3利用量

 

総資源に占める利用割合※1(%): 0.79

 

内訳

JSS3のシステム構成や主要な仕様は、JSS3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(%)
TOKI-SORA 3,868,330.21 0.83
TOKI-RURI 33,711.87 0.19
TOKI-TRURI 0.91 0.00

 

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 741.28 0.51
/data 54,550.41 0.91
/ssd 3,869.55 2.02

 

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 12.35 0.41

※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(2020年4月~2021年3月)


ここは、サイドバー・エリアの先頭です。

おしらせ-最近の追加

Language / 言語

「利用成果報告」の公開

JSS3を利用するには

JSS3 を利用するには 「利用するには 」ページをご覧ください。

活躍する計算技術-最近の追加

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