JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2025年2月～2026年1月)

報告書番号: R25JDU10309

利用分野: 宇宙科学

PDF(準備中)

• 責任者: 野中聡, 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: 丸 祐介, 水村 亜美, 宮島 涼太, 坂井 極, 高橋 景介, 山口 響生

事業概要

DSOTVのシステム検討に基づく電動ポンプシステムの概念検討とそこからあぶり出されるキー技術要素の評価を通して, DSOTVのシステム上の高性能化に寄与できる電動ポンプシステムの目標を具体的に定めることを目的としている. JSSでは, 流体性能向上を目指したポンプ流れの解析を実施する.

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

回転機械であるポンプの流れ場を解析するためには, その周期性を利用できるとしても非定常解析が必須となり, 比較的大規模な解析となる. JSSのリソースを利用させて頂き, この規模の解析を行うことができている.

今年度の成果

ポンプは流体を昇圧する機械であるから, 全体システムの効率の根本は, ポンプの昇圧効率にある. カスケードポンプの翼や流路形状のポンプ性能に及ぼす影響を, そのメカニズムの理解も含めて調査し, ポンプ性能の向上に繋がるヒントを得ることが目的である. 既存カスケードポンプをベースラインとし, 形状変化による性能への影響をCFD解析で調べた. 今回は特に, 翼とケーシングの隙間に着目した解析を実施した.

一般に, ポンプの入口圧を下げることは, タンク圧を下げることに繋がる. タンクの耐圧要求を緩和し, 軽量化するためにはポンプの入口圧を低下できることが望ましいが, 過度に下げるとキャビテーションの発生が懸念される. 本研究で対象としているカスケードポンプについては, そのキャビテーション特性が詳しく調査された例はない. そこで, カスケードポンプにおけるキャビテーションの発生特性とその影響を, CFD解析と実験により調べた.

図1: 翼とケーシングの間の隙間を変えた場合の流れ場比較

図2: 実験可視化画像とCFDの比較

成果の公表

-口頭発表

水村亜美, 福田太郎, 根岸秀世, 鴇田聡宏, 勝身俊之, 丸祐介, カスケードポンプの流動特性と形状効果に関する数値解析, STCP-2025-018, 令和7年度宇宙輸送シンポジウム, 2026年1月22日

高橋景介, 福田太郎, 根岸秀世, 鴇田聡宏, 勝身俊之, 丸祐介, カスケードポンプのキャビテーション特性評価, B224, 日本機械学会北陸信越支部 2026年合同講演会, 2026年3月7日

-その他

髙橋景介, カスケードポンプにおけるキャビテーションの影響評価, 長岡技術科学大学 大学院工学研究科 修士論文

坂井極, 宇宙機用推進剤供給ポンプのキャビテーションに関する研究, 長岡技術科学大学 工学部 卒業論文

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(%): 0.01

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(2025年2月～2026年1月)