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: R25JACA20

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: 砂塚大武(sunazuka-hiromu-jx@ynu.jp)
• メンバ: 北村 圭一, 大縄 有毅, 砂塚 大武

事業概要

宇宙輸送コストの低減や惑星探査技術の高度化に向け, ロケット機体および減速装置の空力特性を高精度に把握することが重要となっている. 特に, 衝撃波を伴う超音速流れでは, 機体表面の突起やパラシュートの形状・配置が空力特性や流れの非定常挙動に大きな影響を及ぼすため, その影響を詳細に明らかにする必要がある. 本研究では, 衝撃波を伴うロケットおよびパラシュートの空力特性の解明を目的として, 数値解析を実施している. 主に, ロケットの突起形状が横力や軸力に及ぼす影響を調査するとともに, 衝撃波振動が生じる超音速パラシュートに対して, 複数のキャノピー形状が衝撃波振動および抗力特性に与える影響を評価している. これにより, 突起を有するロケットの設計指針の獲得と, 超音速パラシュートの最適な形状・配置に関する知見の蓄積を通じて, 将来的な宇宙輸送および火星探査技術の発展に寄与することを目指す.

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

衝撃波を伴うロケットおよび超音速パラシュートの空力特性を把握するために数値流体計算を行っている. 特に超音速パラシュートにおいてカプセルとキャノピー間の非定常流れや衝撃波振動を再現するには, 細かい計算格子を用いた大規模な数値計算を行う必要がある. また, 突起付きロケットについても, 突起形状の違いが空力特性に与える影響を調べるため, 多数の条件に対する計算が必要となる. このため, JSS3を利用している. この大規模計算により, 空力特性を高精度に取得できるだけでなく, 実験では把握が難しい衝撃波構造や詳細な流れ場を明らかにすることができた.

今年度の成果

超音速パラシュートを模擬した物体形状を用いて, カプセルとキャノピー間の非定常流れに対する数値流体計算を実施した. 今年度は主に, 両者の干渉によって形成される乱流構造および衝撃波構造の時間変化を解析した. その結果, カプセル後流とキャノピー前方の流れ場において, 衝撃波の振動と渦構造が連成した複雑な非定常現象を, JSS3による大規模計算によって再現することができた. 代表例として動画1に, ある条件における流れ場の可視化結果を示す. カプセルとキャノピー間に注目すると, 衝撃波構造および後流中の渦構造が時間的に大きく変動しており, 両者の干渉が流れ場全体を支配する重要な要因であることが明らかとなった. これにより, 超音速パラシュートの形状・配置設計に資する知見が得られた.

図1(ビデオ): 超音速パラシュートを模擬した物体まわりの密度勾配分布の時間変化の可視化. マッハ2の一様流条件において, 流速方向と垂直な方向から表示した.

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: 1440 - 3840
• 1ケースあたりの経過時間: 120 時間

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.07

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)