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: R25JDA201C21

利用分野: 航空技術

PDF(準備中)

• 責任者: 保江かな子, 航空技術部門航空利用拡大イノベーションハブ
• 問い合せ先: 木村桂大(kimura.keita@jaxa.jp)
• メンバ: 梶原 史裕, 岸 祐希, 木村 桂大, 菅原 瑛明, 田辺 安忠

事業概要

ヘリコプターまたはeVTOLを含む将来型回転翼機の設計技術の高度化を目指し, 本年度は特に翼型設計に着目した解析を進めてきた. 機体ミッション（ホバリング, 前進飛行, 降下飛行etc）において消費パワーが小さい翼型を目指し, 翼周りの2次元CFDと最適化アルゴリズムを組み合わせることで, 最適な翼型設計を行うことを目指している.

今回は最適設計の前段階として, 翼型の空力テーブル（各マッハ数・迎角条件における揚力・抗力・モーメント係数をまとめたもの）を生成するツールを設計した. 特に回転翼機においては翼型が経験するマッハ数・迎角条件が非常に幅広い為, 特定の条件だけの評価では不十分な場合が多い. 空力テーブルとして整理することで, より設計に資するデータとして設計者にフィードバックすることが可能となる. 本報告書においては2次元翼型の解析例を掲載する.

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

回転翼機設計を目的とした翼型性能解析においては, 幅広いマッハ数範囲＋迎角範囲の性能データが要求されることになり, 検討に必要なケース数が非常に多くなる. 参考までに今回1つの空力テーブルを作成する為に必要なケース数は200程度であり, 今後様々な翼型を検討することを考慮すると, HPCの力が不可欠となる.

今年度の成果

図1には, 本研究において解析に使用した計算格子の外観を示す. 翼周りのO型格子と背景格子の重合格子系となっており, O型格子を回転させることで任意の迎角条件を作り, 合わせて流入風条件を変更することで, 各Mach数・迎角の空力を取得する. 今回は実施例としてNACA23012（タブ付き）の翼型を使用した.

図2では, CFD解析例としてM=0.5, 迎角α=-10, 0, 10degの圧力分布コンターを示した. 各条件における圧力分布+摩擦応力分布の時間平均値から空力性能（各種係数）を自動的に算出する.

図3には各CFDケースの結果を集積した空力テーブル（.C81形式）の可視化例として, 迎角-揚抗比のグラフを示した. 各マッハ数によってピーク値を取る迎角がシフトしていき, 特にM>0.6付近から性能が大きく劣化していく様子が確認できる.

図1: 2次元CFD解析用格子外観（翼型周りO型格子+背景格子）

図2: 圧力コンター例（Mach = 0.5, NACA23012+tab)

図3: 空力テーブル可視化例（AoA - L/D)

成果の公表

-口頭発表

岸祐希, 木村桂大, "修正PARSEC法を用いた多用途ヘリコプタブレード翼型の多目的最適設計", 第63回飛行機シンポジウム, 1F09, 沖縄, 2025

JSS利用状況

計算情報

• プロセス並列手法: 非該当
• スレッド並列手法: OpenMP
• プロセス並列数: 1
• 1ケースあたりの経過時間: 2 時間

JSS3利用量

総資源に占める利用割合※1(%): 0.28

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)