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: R25JACA63

利用分野: JSS大学共同利用

PDF(準備中)

• 責任者: 小笠原宏, 東京理科大学
• 問い合せ先: 吉田惇希(7525570@ed.tus.ac.jp)
• メンバ: 小山 航平, 小笠原 宏, 鈴木 仁人, 田代 健人, 吉田 惇希

事業概要

この研究の目的は, 極超音速で大気中を飛行する機体まわりの空力加熱シミュレーションを行うことで, 機体表面への入熱を緩やかにする飛行条件, 機体形状などを探索することである.

期待される成果は, 完全再使用型宇宙機や極超音速航空機の極超音速飛行時の対流入熱緩和である. これにより, 高速飛行体の熱防護システム重量軽減, 延いてはシステムの重量的成立性を向上させることを狙う.

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

我々が研究している上段ロケットやリフティングボディの空力性能や熱防御の解析値の取得に必要な, 境界層分解のための高解像メッシュや高精度な計算手法がJAXAスーパーコンピューターで実施可能のため.

今年度の成果

リフティングボディ型再突入機の低速域での揚力向上に向けてストレーキの搭載を検討している. しかしストレーキのような鋭い前縁形状は極超音速領域での厳しい空力加熱を引き起こすことが予想される.

そこで高迎角での極超音速飛行中の空力加熱に耐えることができ, 鋭利な前縁により低速域の揚力特性を改善することのできる前縁形状の可能性に焦点を当てた. この形状の実現可能性を探る第一歩として, ２つの異なる半径からなる複合半径前縁を持つ非対称円柱モデルの極超音速CFD解析をOpenFOAMを用いて実施した. 図１に非対称円柱の模式図を示す.

図2に半径4㎜, 8㎜を組み合わせた際の円柱前縁加熱率を示す. Θ=-10deg付近での変曲点が特徴的である.

また図3に円柱前縁周りの周方向速度場を示す. 図２から大半径側によどみ点があることが確認できるが, 図2によると最大熱流束は小半径側で発生している. よって一般的な円柱形状と異なり, 最大熱流束地点がよどみ点からずれるという特異な現象が確認できた.

今後は低速域での揚力向上の確認や, 衝撃波干渉についても深く検討していく.

図1: 非対称円柱模式図

図2: ケース3(R1=4mm, R2=8mm, 後退角0deg.)とケース9(R1=4mm, R2=8mm, 後退角70deg.)の熱流束分布

図3: ケース3(R1=4mm, R2=8mm, 後退角0deg.)とケース9(R1=4mm, R2=8mm, 後退角70deg.)の周方向速度分布

成果の公表

-口頭発表

Kohei Koyama, and Ko Ogasawara,"Study on Relationship Between Local Geometry of Strake Leading Edge and Peak Aerodynamic Heating",The 2025 Asia-Pacific Symposium on Aerospace Technology:APISAT-2025

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: 自動並列
• プロセス並列数: 100 - 240
• 1ケースあたりの経過時間: 48 時間

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.34

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)