大気再突入機・探査機に対するオープンソースソフトウェアを用いたFSI解析について

高橋裕介; 戸帳純希; 石田国宏; 大島伸行; 柴田良一

文献

J-GLOBAL ID：202102244831184111 整理番号：21A1782069

大気再突入機・探査機に対するオープンソースソフトウェアを用いたFSI解析について

Fluid-Structure Interaction Analysis for Spacecraft in Atmospheric Reentry using Open-source Software

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資料名：
巻： 26 ページ： ROMBUNNO.A-07-03 発行年： 2021年06月04日
JST資料番号： L2913B ISSN： 1342-145X 資料種別：会議録 (C)
記事区分：原著論文発行国：日本 (JPN) 言語：日本語 (JA)

遷音速での大気圏再突入のための革新的な技術の1つである膨張式エアロシェルの空気力学を,オープンソースソフトウェアに基づく流体-構造相互作用(FSI)分析によって調査した。解析モデルは,流体ソルバSU2,構造ソルバCalculiX,およびカプラーpreCICEで構成した。両方のソルバのFSI結合は,分割アプローチで実行した。解析モデル実行時の計算コストと並列計算性能を明らかにした。流体ソルバと構造ソルバ間のデータの通信コストは,ソルバーのランニングコストと比較して比較的低いことが分かった。流体ソルバーのスケーラビリティは良好だが,構造ソルバーのスケーラビリティは良好ではない。これは,構造方程式を解く際に使用されるアルゴリズムに起因している。流れ場シミュレーションにおける衝撃波や膨張領域などの基本構造は,現在の解析モデルによってうまく再現された。エアロシェルは,前後の大きな圧力差による空気力により弾性変形していることがわかった。今回の解析モデルは,膨張式エアロシェルのFSIの特性をよく再現しており,新しい再突入技術の研究開発に役立つことが確認できた。(翻訳著者抄録)

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宇宙飛行体 , 計算機システム開発 , 数値計算

引用文献 (12件)：

Economon, Thomas D., et al. ′′SU2: An open-source suite for multiphysics simulation and design.′′ AIAA Journal 54.3 (2016): 828-846.
Dhondt G, Wittig K. Calculix - a free software threedimensional structural finite element program. http://www.calculix.de/, last visited: April 2,2021.
Bungartz, Hans-Joachim, et al. ′′preCICE-a fully parallel library for multi-physics surface coupling.′′ Computers & Fluids 141 (2016): 250-2
Yamada, Kazuhiko, et al. ′′Suborbital reentry demonstration of inflatable flare-type thin-membrane aeroshell using a sounding rocket.′′ Journal of Spacecraft and Rockets 52.1 (2015): 275-284.
preCICE, https://github.com/precice/precice/, last visited: April 2, 2021.

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