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旅客機機体騒音低減技術の実証(FQUROH-A)低騒音化設計研究

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: R21JDA101R21

利用分野: 航空技術

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  • 責任者: 渡辺安, 航空技術部門航空プログラムディレクタ
  • 問い合せ先: 高石 武久, 航空技術部門 航空プログラムディレクタ付 機体騒音低減技術チーム(takaishi.takehisa@jaxa.jp)
  • メンバ: 高石 武久, 村山 光宏, 伊藤 靖, 坂井 玲太郎, 山本 一臣, 深谷 和貴, 田中 健太郎, 平井 亨, 中野 彦, 石田 崇

事業概要

今後の航空旅客需要予測に対応して, 日本の空港国際競争力を強化し, 乗客の利便性を向上させるため, 主要空港では離発着回数を増やすことが検討されている. このような背景の中で, 空港周辺地域の騒音低減を実現するため, 航空機の高揚力装置及び降着装置から発生する機体騒音を低減する技術の成熟度を高める必要がある. 本事業では, 国内空港へ就航する機体を数多く製造する海外機体メーカと旅客機機体騒音低減技術の実用化を目指す活動の一環として, 旅客機を用いた飛行実証計画の立案を行う. また, 国内メーカとも連携しながら機体騒音を低減するため, スパコン利用を前提に数値解析技術を用い, 実用的な低騒音化設計を旅客機に対し行う. 本事業コードでは, スパコンを用いて主にLarge/Detached Eddy Simulation (LES/DES) による先進的な大規模数値解析を実施し, 騒音発生源の詳細把握や騒音予測, 低騒音化デバイスの形状設計を行った.

参照URL

http://www.aero.jaxa.jp/research/ecat/fquroh/ 参照.

JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点

機体騒音低騒音化という課題に対し, スパコン利用を前提として, 最新の数値解析技術を用いた低騒音化設計を積極的に活用することにより技術成熟を加速し, フィデリティの高い設計技術開発を飛行試験によりデモンストレーションすることを目的としている. スパコンを利用した大規模かつ高忠実度な数値解析により, 風洞試験のみでは困難な, 詳細な物理現象の把握を基礎にした低騒音化設計を行うことが可能となる.

今年度の成果

旅客機着陸時の主機体騒音源のひとつである主翼前縁側の高揚力装置 スラットに対し, 非定常流れ解析と騒音評価を実施した. スラット支持展開機構を含めたスラット周りの流れの特徴と騒音発生メカニズムを把握するとともに, 低騒音化デバイスの形状設計とその評価ができた.

図1は機体騒音予測ベンチマーク問題にも用いられている30P30N翼型に対し, スラット支持展開機構有無による騒音レベルの変化と騒音源を調べた結果である.

Annual Reoprt Figures for 2021

図1: 支持装置有無でのスラット周りの非定常流れ解析 (λ2等値面, 圧力変動dp/dt, 物体表面圧力変動)

 

成果の公表

-査読付き論文

1) 山本一臣, 高石武久, “FQUROHプロジェクトにおける飛行実証試験,” 日本航空宇宙学会誌, Vol. 69, No. 9, 2021年9月, pp. 273-280, DOI: 10.14822/kjsass.69.9_273.

-口頭発表

1) 山本一臣, 村山光宏, 磯谷和秀, 上野陽亮, 林賢亮, 平井亨, 雨宮和久, “せん断層再付着点下流の乱流減衰によるスラット低騒音化,” 第53回流体力学講演会/第39回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム, JSASS-2021-2137-F+A-3D05, 2021年7月.

2) 村山光宏, 坂井玲太郎, 伊藤靖, 香西政孝, 横川譲, 浦弘樹, 山本一臣, 高石武久, 林賢亮, 上野陽亮, 磯谷和秀, “JAXA機体騒音低減技術の研究開発(FQUROH+)における高揚力装置低騒音化研究,” 第53回流体力学講演会/第39回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム, JSASS-2021-2138-F+A-3D06, 2021年7月.

3) 坂井玲太郎, 村山光宏, 山本一臣, 伊藤靖, 香西政孝, 高石武久, 田中健太郎, 平井亨, 雨宮和久, 下田啓司, 林賢亮, “リージョナルジェット機内舷スラットに対する低騒音化設計,” 第53回流体力学講演会/第39回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム, JSASS-2021-2139-F+A-3D07, 2021年7月.

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: 非該当
  • プロセス並列数: 192 – 256
  • 1ケースあたりの経過時間: 30 時間

JSS3利用量

 

総資源に占める利用割合※1(%): 0.32

 

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 7399427.41 0.36
TOKI-ST 28353.73 0.03
TOKI-GP 0.00 0.00
TOKI-XM 0.00 0.00
TOKI-LM 0.00 0.00
TOKI-TST 0.00 0.00
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 69.00 0.07
/data及び/data2 16579.92 0.18
/ssd 579.48 0.15

 

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 439.54 2.97

※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) 89.78 0.06

※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)