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: R25JCA10102

利用分野: 航空技術

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• 責任者: 神田淳, 航空技術部門航空プログラムディレクタ
• 問い合せ先: 高石 武久, 航空技術部門 航空プログラムディレクタ付 旅客機機体騒音低減技術飛行実証（FQUROH-2）部門内プロジェクトチーム(takaishi.takehisa@jaxa.jp)
• メンバ: 高石 武久, 村山 光宏, 伊藤 靖, 石田 崇, 小島 良実, 山本 一臣, 田中 健太郎, 平井 亨, 中野 彦, 菱田 学

事業概要

今後の航空旅客需要予測に対応して, 日本の空港国際競争力を強化し, 乗客の利便性を向上させるため, 主要空港では離発着回数を増やすことが検討されている. このような背景の中で, 空港周辺地域の騒音低減を実現するため, 航空機の高揚力装置及び降着装置から発生する機体騒音を低減する技術の成熟度を高める必要がある. 本事業では, 国内空港へ就航する機体を数多く製造する海外機体メーカと旅客機機体騒音低減技術の実用化を目指す活動の一環として, 旅客機を用いた飛行実証計画の立案を行う. また, 国内メーカとも連携しながら機体騒音を低減するため, スパコン利用を前提に数値解析技術を用い, 実用的な低騒音化設計を旅客機に対し行う. 本事業コードでは, 先進的な大規模数値解析法を新たに開発する中での試解析を実施した.

参照URL

https://www.aero.jaxa.jp/research/ecat/fquroh_pj/ 参照.

JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点

機体騒音の低減という課題に対し, 本プロジェクトではスパコンの活用を前提に, 最新の数値解析技術を用いた低騒音化設計を積極的に取り入れることで, 技術成熟を加速し, さらに高いフィデリティを備えた設計技術を飛行試験によって実証することを目的としている. また, スパコンによる大規模かつ高忠実度な数値解析を用いることで, 風洞試験だけでは把握が難しい詳細な物理現象に基づいた低騒音化設計が可能となる.

今年度の成果

非構造格子ソルバーFaSTARに対し, 機体騒音の低減効果を評価するため, CFD解析技術の改良を進めている. 具体的には, 非定常解析にかかる計算時間を大幅に短縮することを狙い, 物体近傍の境界層流れをモデル化することで, これまで必要だった細密格子を不要にする取り組みを実施している. 同時に, 格子生成を簡略化するために実装したimmersed boundary (IB) 法の検証を行い, 改善点の洗い出しを継続した. さらに, IB法を用いた非定常流体解析から遠方場騒音を予測するために必要な機能拡張も進めている. 空間精度の向上に向けては, 勾配情報を用いて非粘性流束の高精度化を図った. 2次元翼を対象としたReynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) 解析による機能検証では, 比較的粗い格子でも, 従来の細密格子を用いた解析とほぼ同等の精度が得られることを確認した. また, 大規模格子への対応として, 単精度整数で扱える最大規模 (約20億節点) を超える格子にも対応できるよう, 前処理・後処理ツールのコードを改修した. 機能検証として実施した約10億点規模の格子に対し, 遠方場騒音評価に必要な非定常データの出力が問題なく行えることを確認した.

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: 1 - 2400
• 1ケースあたりの経過時間: 39.5 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)