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火星ヘリコプタの概念設計およびブレード形状最適化に関する研究

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2021年2月~2022年1月)

報告書番号: R21JCMP14

利用分野: 競争的資金

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  • 責任者: 牧野好和, 航空技術部門航空プログラムディレクタ付
  • 問い合せ先: 東京都立大学 金崎雅博(kana@tmu.ac.jp)
  • メンバ: 金崎 雅博, 菊地 大輔, 岸 祐希, 木村 桂大, 杉浦 正彦, 菅原 瑛明, 竹川 国之, 田辺 安忠

事業概要

本事業では, 火星探査用6ロータヘリコプタに最適なブレード形状を求めることを目的とした研究を実施した. Efficient Global Optimizationによる最適化法とClass Shape Transformationによる翼型定義法を用いた. 最適設計時の評価には, FaSTARを用いた2次元計算を行い, ローターブレードとしての性能評価にはrFLow3Dを用いた. NASA JPLのIngenuityが採用したCLF5605翼型を参照し, 比較を行い, 優位に性能が向上した翼型TMU21k3-1を取得した.

参照URL

なし

JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点

JAXA提供ツールである, FaSTARとrFlow3Dを効果的に用いるため, 応用事例が多く, チューニングが十分になされているJAXAスーパーコンピュータの利用が必要であった.

今年度の成果

Efficient Global Optimizationによる最適化法とClass Shape Transformationによる翼型定義法を用いた最適設計を実施した. 最適設計時の評価には, FaSTARを用いた2次元計算を行い, ローターブレードとしての性能評価にはrFLow3Dを用いた. NASA JPLのIngenuityが採用したCLF5605翼型を参照し, rFlow3Dを用いた評価結果(図1)より, ホバリング性能において優位に性能が向上(図2)した翼型TMU21k3-1を取得できた.

Annual Reoprt Figures for 2021

図1: 最適化した翼型, TMU21k3-01, による6ロータ評価結果の可視化

 

Annual Reoprt Figures for 2021

図2: 今年度設計したHAMILTONのブレード翼型のCT-FoM線図. 最適設計によって既存翼型(CLF5605)を上回る性能のブレード翼型を獲得した. Figure of MeritはrFlow3Dによる3次元計算によって算出した.

 

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: OpenMP
  • プロセス並列数: 36
  • 1ケースあたりの経過時間: 96 時間

JSS3利用量

 

総資源に占める利用割合※1(%): 0.31

 

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 CPU利用量(コア・時) 資源の利用割合※2(%)
TOKI-SORA 445107.73 0.02
TOKI-ST 1935150.66 2.38
TOKI-GP 0.00 0.00
TOKI-XM 0.00 0.00
TOKI-LM 583.66 0.04
TOKI-TST 322004.80 6.76
TOKI-TGP 0.00 0.00
TOKI-TLM 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 2155.31 2.14
/data及び/data2 32767.23 0.35
/ssd 1668.94 0.43

 

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 10.76 0.07

※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.

 

ISV利用量

ISVソフトウェア資源
利用量(時) 資源の利用割合※2(%)
ISVソフトウェア(合計) 51.68 0.04

※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(2021年2月~2022年1月)