エアロブレーキ衛星の超高速空力特性シミュレータの開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455467
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 宇宙科学研究所
• 研究代表者: 安部 隆士 宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 教授 (60114849)
• 研究分担者: 藤田 和央 宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 助手 (90281584)
• キーワード: エアロブレーキ / 超並列計算機 / 希薄流 / DSMC

研究概要

エアロブレーキ衛星の超高速空力特性シミュレータの開発
Monte Carlo直性(DSMC)シミュレーション法による宇宙機の希薄大気中での空力特性を高速で行うため、超並列計算機によるシミュレータの可能性を検討した。この結果、DSMC法の核となる部分のアルゴリズムは、既存の超並列計算機によるよりむしろ、専用の処理システムをハードウェアとして構築する方がはるかに高速に処理できることが判明した。引き続き、この高速処理系の概念設計が行われ、比較的容易にギガフロップスオーダの計算が可能であるとの結論に達した。この処理系は、多数を並列に運用することが可能であり、これにより、さらに高速化が可能であることが特徴である。また、この処理系は、CPUの代わりにDPU(Distributed Processsing Unit)を多用することに特徴があり、これらのDPUのコントローラの開発の簡便さがシステム構築の鍵となる。概念設計を基に、詳細設計を行った結果、このコントローラとして、最近とみにその性能を向上させている大型のPLD(Programmable Logic Device)の採用により簡便にシステムを構築出来る見通しを得た。また、派生的成果ではあるが、このような高速処理系は、他の流体シミュレーションにも応用可能であることが判明している。次年度では、高速処理系のハードウェアの構築とその性能確認を目指すことになる。

研究成果

• [文献書誌] T.Abe: ""Derivation of the Lattice Boltzmann Method by Means of the Discrete Ordinate Method for the Boltzmann Equation,"" Journal of Computational Physics,. (in press). (1997)
• [文献書誌] K.Suzuki and T.Abe: ""Numerical Analysis of Aerodynamic Heating on MUSES-C Reentry Capsule,"" ISTS,Paper 96-d-25.(1996)
• [文献書誌] T.Abe: ""Experimental Study on Performance of Vehicle Penetrating into Sand-Like Soil,"" AIAA 96-1945. (1996)
• [文献書誌] T.Abe: ""Rupture Disk-less shock-tube with compressin tube driven by free piston,"" Shock Wabes,. (in press). (1997)
• [文献書誌] T.Abe: ""Aerobrake Effect on Planet-B Spacecraft During Low Altitude Passage of Mars Atmosphere,"" AIAA 97-2545. (1997)
• [文献書誌] K.Fujita and T.Abe: ""Air Radiation Anylysis of s Spureorbital Reentry Vehicle,"" AIAA 97-2561. (1997)