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: R25JACA12

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: 花見 拓哉(hanami-takuya-rs@ynu.jp)
• メンバ: 花見 拓哉, 北村 圭一, 野地 湧士郎, 佐藤 颯斗

事業概要

宇宙輸送コスト削減のため, 再使用型ロケットの実用化に向けた研究が進められている. 再使用型ロケットでは, 従来の使い捨てロケットにはない帰還飛行を行う必要がある. 本研究では, この帰還フェーズにおける機体の空力特性を数値解析と風洞試験によって明らかにすることに取り組んでいる. 試験結果と計算結果を照らし合わせながら両者の妥当性検証と空力特性の取得を行い, 計算結果の可視化によって帰還時の空気力学的挙動を明らかにしている. 特に本年度は, 空力特性改善を目的とした着陸前の機体転回時における迎角0°〜90°の範囲を周期的に変化させる動的空力特性の調査, および風洞試験との比較による妥当性検証に取り組んだ.

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

通常のワークステーションでは膨大な計算時間を要する規模の流体計算を扱っているため, JSS3を使用している. JSS3を利用することで, 迎角0°〜90°の範囲を周期的に変化する動的計算において時々刻々と変化する流れ場の大規模非定常計算を現実的な時間内に完了することができる. 数値流体計算による流れ場の可視化を行うことで, 転回運動時における再使用型ロケットの空力特性だけでなく, 各迎角における空力特性の形成メカニズムまで詳細に調査することが可能となる.

今年度の成果

再使用ロケットを模擬した細長物体を用いて, 帰還時の滑空飛行を想定した数値流体計算を行った. 先行研究では転回速度を一定としていたが, 今年度の計算では実飛行に近い三角関数的な転回速度を用いることで, より実現象に近い流れ場の解明を行った. 得られた成果は以下の2点である. （1）同一条件での実験と同様の流れ場パターンが得られた. 低迎角では付着流れが生じ[Fig.1], 迎角45度付近では渦対が対称に形成され[Fig.2], 迎角80度付近では渦対が非対称に発生し[Fig.3][Fig.4], それ以上の迎角では物体後方から渦列が放出される流れ場となることが確認された. （2）静的計算と比較すると, （1）で述べた流れ場パターンが動的計算では静的計算よりも遅れて生じることが明らかとなった. このことから, 動的計算では流れ場が保持される傾向があることが示された.

図1: 迎角20度における付着流れ

図2: 迎角45度における対称渦

図3: 迎角80度における流れ場

図4: 迎角80度における非対称渦

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: 非該当
• プロセス並列数: 480 - 3840
• 1ケースあたりの経過時間: 168 時間

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.17

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)