大気突入実在気体熱空力評価
JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2022年2月～2023年1月)
報告書番号: R22JDA201A32
利用分野: 航空技術
- 責任者: 藤井謙司, 航空技術部門基盤技術研究ユニット
- 問い合せ先: 小澤宇志(ozawa.takashi@jaxa.jp)
- メンバ: 小澤 宇志, 鈴木 俊之, 高柳 大樹
事業概要
本研究では, 大気圏突入時における加熱および空力特性を数値シミュレーションによって高い精度で予測するため, 高温気体の物理モデルやシミュレーション手法について高度化を行う. 新たに提案するモデル・手法を用いたシミュレーションと実験によって得られたデータを比較することで予測精度を実証し, 高精度なシミュレーションツールの実現を目指す. 今年度は特にサンプルリターンカプセルの姿勢安定性について検証する.
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
物理モデル, 形状, 試験気流条件, 等の不確定性・依存性を評価するため, モデル, 形状, 条件等を変化させて多くのケースの解析を実施するためにスパコンを使用した.
今年度の成果
本研究は, はやぶさ型カプセルの遷音速姿勢不安定性の解明を目的として, CFD解析を行った(図1). はやぶさ型カプセルは遷音速不安定性が知られているが, サイズ依存性, 重心位置依存性が明らかではない. そこで, 本研究ではJONATHAN-ALEコードを用いてピッチモーション解析を3サイズ(直径D=100, 400, 600mm)の形状にて行った. 遷音速領域(M=1.1)に関して, CFD解析ではサイズが大きくなるほど, 重心位置が後方になるほど振幅範囲が大きくなる傾向が得られた. (図2) 従来の空力DBを用いたモーション解析結果と比較したところ, 迎角履歴に大きな差は見られなかった. (図3) 今後は, CFD解析の時間履歴データおよびサイズ範囲を拡張するとともに, 流れ場の依存性を評価し, 従来の空力DBの検証・更新を進める予定である.
図1: JONATHAN-ALEによるピッチ振動解析
図2: 迎角履歴の比較:D=100, 400, 600 mm
図3: 従来の空力DBによるモーション解析結果との迎角履歴の比較 (D=600)
成果の公表
-口頭発表
第66回宇宙科学連合講演会
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: 366 - 2928
- 1ケースあたりの経過時間: 24 時間
JSS3利用量
総資源に占める利用割合※1(%): 2.45
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。
| 計算システム名 | CPU利用量(コア・時) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| TOKI-SORA | 66904666.52 | 2.92 |
| TOKI-ST | 0.48 | 0.00 |
| 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 |
| ファイルシステム名 | ストレージ割当量(GiB) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| /home | 191.67 | 0.17 |
| /data及び/data2 | 3663.33 | 0.03 |
| /ssd | 283.33 | 0.04 |
| アーカイバシステム名 | 利用量(TiB) | 資源の利用割合※2(%) | J-SPACE | 0.00 | 0.00 |
|---|
※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
| 利用量(時) | 資源の利用割合※2(%) | |
|---|---|---|
| ISVソフトウェア(合計) | 0.00 | 0.00 |
※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(2022年2月～2023年1月)