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: R24JACA12

利用分野: JSS大学共同利用

PDF(準備中)

• 責任者: 北村圭一, 横浜国立大学
• 問い合せ先: 北村　圭一, 横浜国立大学, 工学研究院(kitamura@ynu.ac.jp)
• メンバ: 原 優花, 熊井 響希, 北村 圭一, 間々下 智広

事業概要

宇宙開発の活発化に伴い, より高頻度・低コストな宇宙輸送システムの需要が高まっている. これに対し, 世界各国で再使用ロケットの研究が進められており, JAXAにおいても再使用観測ロケットの実現を目指した研究開発が進められている. 再使用ロケットの実用化には帰還飛行技術の確立が不可欠であり, 機体空力特性の把握もそれを支える重要な研究課題である. 本研究では, 風洞試験及び数値流体計算を用いて, 再使用ロケットの空力特性の取得, 及びその際の流れ場の調査に取り組む. 特に, 転回運動時の動的空力特性や高迎角空力特性に着目し, 各条件における空力特性とそのメカニズムの解明に取り組む.

参照URL

「横浜国立大学　空気力学研究室」参照.

JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点

風洞試験では, 機体表面の流れ場の可視化などは行えるが, 機体周囲の流れ場を可視化することは難しい. そこで, 対応する数値計算を実施し, 機体周囲の3次元的な流れ場を可視化することで, 機体周りに形成される渦が空力特性に与える影響を明らかにすることができる. また, 上記で述べた動的解析と高迎角の解析は計算コストが大きいため, JAXAスパコンを用いた. これらの研究成果は, 再使用ロケットの実現に大きく貢献する.

今年度の成果

再使用ロケットの帰還飛行を想定し, 迎角0度から180度まで連続的に変化する動的解析と迎角固定, つまり転回速度0の静的解析を行い, 両者を比較することで転回運動が流れ場や空力係数に与える影響を調査した. その結果, 迎角90度において, 静的解析では双子渦が崩壊するのに対し, 動的解析では双子渦が崩壊せず迎角100度程度まで保持された. これにより動的解析では過去の迎角の流れ場がその後の迎角の流れ場や空力係数に影響を与えることがわかり, 帰還飛行に関する知見を得ることができた.

成果の公表

-口頭発表

・熊井響希, eVTOL向け胴体の形状および迎角の影響についての空力解析, 第62回飛行機シンポジウム

・原優花, 再使用ロケット転回時を模擬した迎角0度から180度までの動的空力特性, 令和6年度宇宙航行の力学シンポジウム

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: 16 – 960
• 1ケースあたりの経過時間: 240 時間

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.11

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(2024年2月～2025年1月)