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: R21JACA52

利用分野: JSS大学共同利用

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• 責任者: 小川秦一郎, 大阪府立大学
• 問い合せ先: 小川秦一郎(ogawa@aero.osakafu-u.ac.jp)
• メンバ: 小川 秦一郎, 佐々木 大輔

事業概要

本研究では, 固体燃料ロケットエンジン(SRM)及びスクラムジェットエンジンを対象に, 以下の研究目標がある. 固体燃料ロケットエンジンについては, エンジン内の圧力振動の発生メカニズムを明らかにすることである. スクラムジェットエンジンについては, 着火に影響を与えるキャビティ内の混合プロセスを明らかにすることである. これらの目的を達成するために, エンジン内部の流れ場を容易に解析できる解析ソルバーが必要である.

そこで, 本研究では, 計算性能の更なる向上のために, 複雑形状を対象とした解析にも容易に対応が可能な直交格子をベースとするBuilding-Cube Method(BCM)を用いた内部流れ用の流体解析ソルバーを開発する. また, 航空宇宙推進機関(固体燃料ロケットエンジン及びスクラムジェットエンジン)内部の複雑な流れ現象の解明を目的とする.

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

直交格子積み上げ法を用いて, 固体燃料ロケットエンジンやスクラムジェットエンジンを解析するため, 大きな計算資源が必要である. そのため, 大容量メモリが利用でき, 高速演算が可能なスーパーコンピュータの利用が必要不可欠である.

今年度の成果

本年度は, 開発してきた内部流れ用のBuilding-Cube Method (BCM)ソルバーを用いて航空宇宙推進機関(固体燃料ロケットエンジン及びスクラムジェットエンジン)の流れ場を解析した. 固体燃料ロケットエンジンは, Arian5のSRMモデル(キャビティとInhibitorを含む)を対象にSRM上部から流入した流れ場の検証解析を行った. 図1にArian5のSRMモデルの軸方向流速の可視化結果を示す. スクラムジェットエンジンは, L/D = 3のキャビティを対象に検証解析を行った. 図2にL/D = 3のキャビティのマッハ数の可視化結果を示す. これらの検証解析結果より, 構築したBCMソルバーは, 固体燃料ロケットエンジンとスクラムジェットエンジンの流れ場を解析することができている.

図1: Arian5のSRMモデルの軸方向流速の可視化結果(1/4モデル)

図2: L/D = 3 キャビティのマッハ数の可視化結果

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: 1 - 5
• 1ケースあたりの経過時間: 221 時間

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.02

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。

※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

※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)