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: R25JACA60

利用分野: JSS大学共同利用

PDF(準備中)

• 責任者: 宮路幸二, 横浜国立大学
• 問い合せ先: 宮路 幸二(miyaji@ynu.ac.jp)
• メンバ: 宮路 幸二, 髙柳 賢一郎

事業概要

流れの数値解析により, 高速飛翔体の静的・動的な姿勢安定性を評価する. 特に, JAXAを中心に複数の大学で共同研究開発が進められている極超音速統合制御実験機（High-Mach Integrated Control experiment, HIMICO）を解析目標とするが, まず簡易形状で検証する. 動的な安定性は, 風洞試験や理論値がほとんど利用できないため, 極超音速流れ限定の簡易手法であるNewton流れ近似を移動物体に拡張し, 理論解と見なして, 汎用的なCFDと比較する. CFDにおいても, 非定常流れに対する時間発展法と, 周期的定常流れに対する時間スペクトル法の精度と効率を比較する.

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

高速飛翔体まわりの定常・非定常なCFD空力解析のために, 高速なスパコンが必要である. JSS3では自主開発コードだけでなく, JAXAから利用提供を受ける解析ツールの実行も可能である.

今年度の成果

(図1)は, 簡易形状として半頂角10度の円錐を用い, 飛行マッハ数5, 迎角α=0において, 重心位置に対する安定微係数の変化を示す. グラフ横軸は全長に対する重心位置, 左の縦軸が縦の静安定微係数Cm_α, また右の縦軸がピッチ角速度qに対する縦の動安定微係数Cm_qである. Theoryは, Newton流近似での解析解, CFDは, 強制振動する機体まわりの流れを時間進行で解いて得られた結果である. まず, Cm_αの一致は両者で良好である. また, CFDではピッチ振動からCm_α'+Cm_qが得られ（α'はαの時間微分）, ヒーブ振動からCm_α'が得られるので, Cm_qと分離できる. Cm_qについても, 両者の計算結果の一致は良好である.

次に, (図2)は, 横・方向の運動解析のために, 円錐に主翼と垂直尾翼を加えた簡易形状である. 同形状に対する横の安定微係数が(図3)である. 方向の安定微係数は, 縦の検証と同様であるため, ここでは省略する. (図3)の横軸は, 円錐胴体中心軸からの高さ方向の無次元重心位置, 縦軸はロール角速度pに対するローリングモーメントCl, および, ヨーイングモーメントCnの変化率である. 横・方向の動安定微係数を議論した研究は非常に少ないが, ここでも, CFDとNewton流れ近似の一致は良好であり, 今後の複雑な実機形状の解析に向けた検証ができたと考えている.

図1: 簡易円錐形状に対する縦の安定微係数のCFDとNewton流れ近似の比較

図2: 円錐・主翼・垂直尾翼簡易形状

図3: 円錐・主翼・垂直尾翼簡易形状に対する横の安定微係数のCFDとNewton流れ近似の比較

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: 72 - 576
• 1ケースあたりの経過時間: 8 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)