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: R23JTET01

利用分野: 技術習得方式

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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: 橋元 陽祐, 石川 敬掲, 金澤 遼, 清水 海斗, 土屋 隆生, 上野 泰河

事業概要

抵抗低減技術及び低ブーム設計コンセプトを核に, 超音速機が旅客機として成立するためにキーとなる低ブーム/低抵抗/低騒音/軽量機体の全てを同時に満たすシステム統合設計技術及び要素技術を世界に先んじて獲得するため, 鍵技術の開発及び技術実証構想の立案を行う.

参照URL

http://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

システム設計研究においては, 低ブーム/低抵抗/低騒音/軽量化の技術目標を同時に達成するため多目的最適設計法を適用しており, 複数の評価指標を効率的に評価するためスパコンによる解析が必須である.

今年度の成果

超音速機の推進系から発生する衝撃波が機体全体のソニックブームを強めてしまうことへの懸念から, 過去には推進系の配置に関する機体/推進系統合設計技術の研究が行われた. しかし, 現在の機体/推進系統合設計技術においては, 推進系のスピレージ流量によって変化する衝撃波の強さについての定量的な評価は盛り込まれていない. そこで本研究では, 低ブーム設計における機体/推進系統合設計技術に, 推進系のスピレージ流量の変化による影響を盛り込むことを目的とした. CFD解析(FaSTAR)(図1)を用いて, 内部にスロートを設けてスピレージ流量を変化させた単体のピトーインテークに対して, スピレージ流量とエンジンナセルの厚みがエンジンナセル近傍の衝撃波の強さに与える影響を, ナセル前方の離脱衝撃波の圧力上昇量によって評価した. カウルの厚みを変えた2種類のナセルの解析を行った結果として, ナセル前方の離脱衝撃波による圧力上昇量は, スピレージ流量が通過する投影面積と, ナセルの厚みによって決まる投影面積の和によって表されることがわかった. (図2, 図3)

図1: CFD解析結果(a)thinスロートなし, (b)thinスロート10%, (c)thickスロートなし, (d)thinスロート50%

図2: スピレージ流量が通過する投影面積とナセルの厚みによって決まる投影面積の和

図3: 投影面積の和(S’)/スピレージ流量(MFRspill)と, ナセル前方の圧力上昇量の関係(thick, thin)

成果の公表

-口頭発表

上野泰河(東京農工大学・院), 三木肇, 赤塚純一, 渡辺安(宇宙航空研究開発機構), “超音速機の推進系におけるナセル形状とスピレージがソニックブームに与える影響調査”, 第61回飛行機シンポジウム講演集

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: 144 – 1536
• 1ケースあたりの経過時間: 13 時間

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.05

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)