JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2023年2月～2024年1月)

報告書番号: R23JA3800

利用分野: 航空技術

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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: 石川敬掲(ishikawa.hiroaki2@jaxa.jp)
• メンバ: 赤塚 純一, 石川 敬掲, 小金澤 慎弥, 金森 正史, 近藤 賢, 嶋田 凌, 三木 肇, 中 右介, 曽根田 健輔, 武田 寿人, 上野 篤史, 湯原 達規

事業概要

民間超音速機開発の機運が高まる中, 我が国の航空機製造産業の国際競争力強化のためには, 欧米をしのぐ技術力を獲得していくことが重要である. また超音速飛行による移動時間の短縮でビジネスや観光の面からの経済活動活性化や, エコノミークラス症候群の抑制などの搭乗者の健康面など, そのメリットは大きい. これを踏まえ, 「静かな超音速機」の実現に必要な鍵技術を獲得し, 航空機製造産業と将来航空輸送の発展に貢献することを本事業の目的とする. 本事業では, ソニックブーム推算/計測/評価技術の研究開発により陸地上空超音速飛行に必要なICAO における国際基準策定に関与するとともに, 民間超音速機成立の鍵となる低ブーム/低抵抗/低騒音/軽量化を同時に満たす統合設計技術の研究開発を行い, これらの技術目標を同時に満たす超音速機概念を提示する活動を行っている.

参照URL

https://www.aero.jaxa.jp/research/frontier/sst/ 参照.

JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点

低ブーム/低抵抗を満たす次世代超音速旅客機の開発には精度の良い数値シミュレーションによって, 空力やソニックブーム特性を推算する必要がある. 様々な形状の空力特性を高精度かつ高効率に推算し低ブーム超音速旅客機の設計を行うためにJSSを活用している.

今年度の成果

低ブーム機体形状設計において, 従来のような巡航時(on-design)の機体直下(under-track)のみを低ブーム化するだけでは不十分であり, 機体斜め下方(off-track)のブーム強度や上昇, 加速時(off-design)のブーム強度も考慮し, ソニックブームが直接的に地上に到達する全ての領域(primary boom carpet)をロバストに低ブーム化する必要性が指摘されている. 本研究ではCFD解析により機体近傍の流れ場を評価し(図1), この結果に基づきマッハ平面を利用してロバストに等価断面積分布を設計する手法等を開発し, primary boom carpet全域における低ブーム化を実現した. 図2はprimary boom carpet内のブーム強度分布を数値解析により評価したものであり, 巡航時のブーム強度のみを低ブーム化した場合(off-track robust design)と上昇, 加速時のブーム強度も低下した場合(off-design robust design)の2通りが示されている. 本結果はでアメリカ音響学会のAcoustics 2023で報告された.

図1: CFDによる機体近傍場の流体解析

図2: Primary boom carpet内のソニックブーム強度分布

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: 自動並列
• プロセス並列数: 960 – 3840
• 1ケースあたりの経過時間: 100 時間

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 1.03

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(2023年2月～2024年1月)