水素将来宇宙輸送機の研究開発
JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2024年2月～2025年1月)
報告書番号: R24JDG10105
利用分野: 研究開発
- 責任者: 南里秀明, 研究開発部門第四研究ユニット
- 問い合せ先: 小寺 正敏(kodera.masatoshi@jaxa.jp)
- メンバ: 福井 正明, 藤尾 秩寛, 井上 拓, 小寺 正敏, 奈良 知璃, 小川 秀朗, 高橋 正晴
事業概要
高速二地点間宇宙輸送システムが将来の民間宇宙ビジネスにおいて有望視されている. 本事業では, 極超音速水素エンジン技術, 特にターボジェットエンジンとスクラムジェットエンジンの複合サイクルエンジンに関する切替制御技術を完成させ, 民間事業者に技術移転することで, 上記宇宙輸送システムの実現に寄与する.
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
極超音速水素エンジンを宇宙輸送システムのエンジンとして使用するには, 加速上昇時における幅広い飛行速度範囲で作動を確認する必要がある. しかしながら地上試験設備ではすべての飛行条件を模擬することは不可能であり, CFDによる補完が必要である. また, エンジンサイクルの切り替えには, 個々のエンジン特性のみならず, システム全体の検討が必要である. それにはCFDデータベースを利用した最適化アルゴリズムの適用が効果的である. 以上の課題を効率的に取り組むには膨大な計算機リソースが必要となるため, JSSの利用が不可欠である.
今年度の成果
衝撃波/噴流干渉による混合促進の最適化に向けて, 商用CFDソルバーCFD++を用いて3次元RANS解析を実施した. 衝撃波入射位置・噴射圧・噴射角度を変数としたパラメトリックスタディを行い, 効果的に混合を促進する衝撃波/噴流干渉形態を探索した. その結果, 図１に示すように衝撃波の入射に伴う噴流下流の再循環領域を通じて噴流側面から空気が流入するケースにおいて効果的に混合が促進されることが分かった.
図1: 噴射孔周辺の衝撃波構造と流線
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: OpenMP
- プロセス並列数: 8 - 16
- 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(%): 1.05
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。
| 計算システム名 | CPU利用量(コア・時) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| TOKI-SORA | 1596128.32 | 0.07 |
| TOKI-ST | 7012591.19 | 7.20 |
| 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 | 95.36 | 0.06 |
| /data及び/data2 | 32420.36 | 0.16 |
| /ssd | 0.00 | 0.00 |
| アーカイバシステム名 | 利用量(TiB) | 資源の利用割合※2(%) | J-SPACE | 4.58 | 0.01 |
|---|
※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) | 11402.93 | 7.79 |
※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(2024年2月～2025年1月)