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宇宙機のダイナミクスに関する研究

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: R23JCWU24

利用分野: 連携大学院

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  • 責任者: 澤井秀次郎, 宇宙科学研究所宇宙飛翔工学研究系
  • 問い合せ先: 丸祐介(maru.yusuke@jaxa.jp)
  • メンバ: 青柳 碩人, 越野 翔也, 宮島 涼太, 松本 和真, 三木 佑真, 渡辺 大貴, 山川 真以子

事業概要

各種宇宙機のダイナミクスに関する数値解析を実施する. 具体的には, (1)宇宙輸送機に用いるエアブリージングエンジンのエアインテークの流路形状設計, (2)天体への着陸機の着陸時におけるスラスタ噴流と天体表面の干渉評価, (3)宇宙機の推薬供給用のキャンドモーターポンプのモーターギャップ流れ特性の改善, を行った.

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

どのテーマも, 実験と補完的に進めているが, JSS3を使用することで, 非常に高速に解析を行うことができるため, 実験条件の設定や実験結果の理解に有効な数値解析が可能である.

今年度の成果

(1)宇宙輸送機に用いるエアブリージングエンジンのエアインテークの流路形状設計を行った. 図1に, 流れ場のマッハ数コンターを示す. 図2に, 実験とCFDで得られた圧力分布の比較を示す.

(2)天体への着陸機の着陸時におけるスラスタ噴流と天体表面の干渉評価を行った. 図3に, 天体の形状を仮定した場合のスラスタ噴流流れの解析結果(マッハ数コンター)を示す.

(3)宇宙機の推薬供給用のキャンドモーターポンプのモーターギャップ流れ特性の改善を検討した. ギャップ流れの解析結果例(流線)を図4に示す.

Annual Reoprt Figures for 2023

図1: インテーク流れ場のマッハ数コンター

 

Annual Reoprt Figures for 2023

図2: 実験とCFDで得られた圧力分布の比較

 

Annual Reoprt Figures for 2023

図3: スラスタ噴流流れの解析結果(マッハ数コンター)

 

Annual Reoprt Figures for 2023

図4: モーターギャップ流れの解析結果例(流線)

 

成果の公表

-査読付き論文

Maiko YAMAKAWA, Yusuke MARU, Mitsuhisa BABA, Yu DAIMON, Kazuhisa FUJITA, Shujiro SAWAI, Osamu MORI, Yuichi TSUDA: Scattering Tendency of Surface Objects during Thrusting in Vicinity of Celestial Body, TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN, vol.21, pp. 29-35, 2023

-口頭発表

KKazuma Matsumoto, Haruaki Seta, Daiki Watanabe, Yusuke Maru, and Tetsuya Sato: Experimental and Numerical Investigation of a Three-Dimensional Supersonic Inlet for the Reusable Sounding Rocket with ATRIUM Engine, 34th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)

渡辺大貴, 松本和真, 宇都宮大地, 佐藤哲也, 丸祐介, ATRIUMエンジン用Busemannインテークの性能の背圧特性の調査, 令和5年度宇宙航行の力学シンポジウム

松本和真, 渡辺大貴, 丸祐介, 佐藤哲也, 境界層補正によるATRIUMエンジン用三次元Busemannインテークの始動性改善, 第63回航空原動機・宇宙推進講演会

山川真以子, 徳岡大河, 丸祐介, 澤井秀次郎, 大門優, 森治, 津田雄一, スラスタ噴射がレゴリス飛散現象に与える影響の評価, Evaluation of the effect of thruster injection on regolith scattering phenomena, ASTRO-2023-A004(059), 第33回アストロダイナミクスシンポジウム

越野翔也, 根岸秀世, 大野真司, 山本啓太, 丸祐介, 宮島涼太, 勝身俊之, 次世代宇宙機推進用キャンドモーターポンプの概念検討と数値解析, STCP-2023-044, 令和5年度宇宙輸送シンポジウム

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: 256
  • 1ケースあたりの経過時間: 8.3 時間

JSS3利用量

 

総資源に占める利用割合※1(%): 0.26

 

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。

計算資源
計算システム名 CPU利用量(コア・時) 資源の利用割合※2(%)
TOKI-SORA 2865244.85 0.13
TOKI-ST 411751.75 0.44
TOKI-GP 0.00 0.00
TOKI-XM 0.00 0.00
TOKI-LM 20099.06 1.53
TOKI-TST 38373.43 0.63
TOKI-TGP 0.00 0.00
TOKI-TLM 0.00 0.00

 

ファイルシステム資源
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 1070.00 0.89
/data及び/data2 62140.00 0.38
/ssd 400.00 0.04

 

アーカイバ資源
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

ISVソフトウェア資源
利用量(時) 資源の利用割合※2(%)
ISVソフトウェア(合計) 14462.63 6.53

※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)