先端的宇宙機推進機のプラズマ流れの数値解析
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: R22JU0904
利用分野: 宇宙科学
- 責任者: 佐藤英一, 宇宙科学研究所宇宙飛翔工学研究系
- 問い合せ先: 船木一幸(funaki.ikkoh@jaxa.jp)
- メンバ: 村山 裕輝, 林 涼華
事業概要
既存宇宙機推進技術の適用範囲は限られており, 太陽系内の自由な航行にはほど遠いのが現状である. 宇宙機推進のブレークスルーにより, 次世代深宇宙探査技術を飛躍的に高めることを目的とする.
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
多大な計算リソースを必要とするプラズマ流解析コードにて, 数値設計最適化を実施するために不可欠である.
今年度の成果
宇宙機からのプラズマ噴射により宇宙機がつくる磁気圏の拡大を図るのが磁気プラズマセイルである. 磁気プラズマの推力を最大化するためには, 噴射プラズマの動圧と静圧をともに考慮した系を評価する必要がある. 本研究ではこの噴射プラズマの動圧と静圧をともに考慮した磁気プラズマセイルを研究対象としている. 本研究では, 噴射プラズマの動圧と静圧をともに考慮したプラズマ噴射を行う磁気プラズマセイルについて2次元理想電磁流体解析を行い, 流れ場や推力特性に及ぼす影響について評価と考察を行った. 極低速プラズマ噴射を行うリングカレント型MPSの噴射プラズマへ動圧を印加すると発生推力は向上する. β_thとβ_kの組み合わせを広域パラスタ空間で調査したところ, β_th=0.5–2, かつ, β_k=4–8のとき, 2.20以上の良好な推力ゲインを得られることが分かった. 最大の推力ゲインは2.25であった. 推力に制約がある要因として, β_thとβ_kのうち, どちらかが過多な場合にプラズマの磁気音波マッハ数が増加, 磁気圏内に衝撃波面が形成され, 推力伝達を担う電磁流体波が阻害されたためである.
成果の公表
-査読付き論文
村山裕輝,原亮太,山極芳樹,大塩裕哉,西田浩之,船木一幸, 静圧と動圧を考慮した磁気プラズマセイルの電磁流体解析,日本航空宇宙学会論文集, 掲載予定.
JSS利用状況
計算情報
- プロセス並列手法: 非該当
- スレッド並列手法: 自動並列
- プロセス並列数: 1
- 1ケースあたりの経過時間: 10 時間
JSS3利用量
総資源に占める利用割合※1(%): 0.00
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 | 95933.72 | 0.00 |
| TOKI-ST | 771.93 | 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 | 130.00 | 0.12 |
| /data及び/data2 | 800.00 | 0.01 |
| /ssd | 800.00 | 0.11 |
| 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)