一般の人のための凧による空中風力発電の技術実証
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: R25JDA201E77
利用分野: 航空技術
- 責任者: 又吉直樹, 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: 小島良実(kojima.yoimi@jaxa.jp)
- メンバ: 小島 良実, 横山 祥
事業概要
空中風力発電用の凧の挙動を飛行シミュレータ上で再現するために, CFDを用いて凧の空力係数や, 飛行中の周囲の流れ場の解析を行う. 凧の特徴的な挙動として, 自励振動による八の字飛行があり, その再現を目標としている.
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
飛行機翼と異なり, 複雑形状である凧について, シミュレータに空力係数を導入するためには, 迎え角と横滑り角の値を様々に変更した大規模な計算が必要である. そのため, 大きな計算資源と高度なコンピュータが不可欠であるため, JAXAスパコンを利用している,
今年度の成果
凧を用いた発電方法はポンピングサイクルによる発電の研究が進んでいるが, JAXAは自励振動による八の字飛行を用いた発電方法を現在研究している. 凧の発電には制御が必要であり, その制御システムを低コスト, 短時間で検証するためにたこ形状の高精度な空力予測が必要である. 今年度はまず, 流体解析ソルバーの空力予測精度を検証するため, 風洞試験結果と数値計算結果を比較し, 数値計算によりたこ周りの流れがよく再現されていることを確認した. また, 複数のたこ形状ついてその空力的な特性を検討した. 飛行が安定していてエネルギーを取り出しにくい凧と, 飛行が不安定でよくエネルギーを取り出せる凧の違いを明らかにした.
図1: 異なる迎角における翼表面の圧力係数分布の比較（実験：滑面・粗面, CFD）. 数値計算は広い迎角範囲において実験結果を良好に再現している.
図2: 代表的なたこ形状周りの流れ場（圧力分布）の可視化：（a）Synapse 140, （b）Plate_85mm. 形状の違いにより流れ構造および圧力分布に差異が見られる.
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: 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(%): 0.29
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。
| 計算システム名 | CPU利用量(コア・時) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| TOKI-SORA | 7548564.80 | 0.34 |
| TOKI-ST | 10560.39 | 0.01 |
| TOKI-GP | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-XM | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-LM | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-TST | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-TGP | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-TLM | 0.00 | 0.00 |
| ファイルシステム名 | ストレージ割当量(GiB) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| /home | 0.00 | 0.00 |
| /data及び/data2 | 0.00 | 0.00 |
| /ssd | 0.00 | 0.00 |
| アーカイバシステム名 | 利用量(TiB) | 資源の利用割合※2(%) | J-SPACE | 16.79 | 0.05 |
|---|
※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
| 利用量(時) | 資源の利用割合※2(%) | |
|---|---|---|
| ISVソフトウェア(合計) | 672.52 | 0.47 |
※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)