宇宙航空研究開発機構特別資料 JAXA-SP-19-002

機体騒音低減技術の飛行実証(FQUROH)低騒音化設計研究
報告書番号：R18JA2801
利⽤分野：航空技術
URL：https://www.jss.jaxa.jp/ar/j2018/8951/
責任者
⼭本⼀⾂, 航空技術部⾨ FQUROH プロジェクトチーム
問い合せ先
⼭本 ⼀⾂( yamamoto.kazuomi@jaxa.jp )メンバ
⼭本 ⼀⾂, 伊藤 靖, ⾼⽯ 武久, 村⼭ 光宏, 坂井 玲太郎, 平井 亨, ⽥中 健太郎, ⾬宮 和久, 中野彦, ⽯⽥ 崇

事業概要
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は, 空港周辺地域の騒⾳低減を実現するために国際的にも注⽬されている. 本研究は, 機体騒⾳低騒⾳化の技術成熟度を将来の旅客機開発ならびに装備品開発に適⽤可能な段階にまで⾼めることを⽬的とした FQUROH プロジェ
クトの⼀環として実施している. 最終的には本研究により, 国内航空産業界における国際競争⼒強化に貢献するとともに, 空港周辺地域社会における騒⾳被害, エアラインの運航コスト (着陸料) の軽減に貢献する. FQUROH プロジェクトでは実⽤的な低騒⾳化コンセプトと先進的な数値解析技術を基礎にした低騒⾳化設計法の実現可能性を検証することを⽬的の⼀つとしている. 本事業コードでは,スパコンを⽤いて主に Large/Detached Eddy Simulation (LES/DES) による先進的な⼤規模数値解析を実施し, 騒⾳発⽣源の詳細把握や騒⾳予測, 低騒⾳化デバイスの形状設計を⾏った.
参考 URL: http://www.aero.jaxa.jp/research/ecat/fquroh/

JSS2 利用の理由
FQUROH プロジェクトは, 機体騒⾳低騒⾳化という課題に対し, 最新の数値解析技術を⽤いた低騒⾳化設計を積極的に活⽤することにより技術成熟を加速し, フィデリティの⾼い設計技術開発を⾶⾏試験によりデモンストレーションすることを⽬的としており, スパコン利⽤を前提に⽴案された. ス
パコンを利⽤した⼤規模かつ⾼忠実度な数値解析により, ⾵洞試験のみでは困難な, 詳細な物理現象の把握を基礎にした低騒⾳化設計を⾏うことが可能となる.

－316－

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JAXA スーパーコンピュータシステム利用成果報告 （ 2018 年 4 月～ 2019 年 3 月）

今年度の成果機体騒⾳の騒⾳源の⼀つに, 主翼前縁に備え付けられた⾼揚⼒装置のスラットがある. スラットを含む翼断⾯形状を対象として, 騒⾳の発⽣にとって重要な渦を詳細に捉えるため, ⾼精度かつ⾼解像度な解析⼿法を導⼊して数値シミュレーションを実施し, その解析⼿法の有効性を確認した (図 1).
数値解析⼿法の変更に加え, 乱流モデルの改良として Delayed Detached Eddy Simulation (DDES) のサブグリッド⻑さスケールの影響調査も実施した. スラット配置についての低騒⾳化コンセプト検証のため, スラット配置を種々に変更した準 3 次元解析を実施し, 主翼空⼒性能を悪化させることなく,低騒⾳化を実現できる可能性を⽰した (図 2). 本解析で得られた知⾒などに基づき, ⾼揚⼒形態リージョナルジェット実機主翼から取り出した翼断⾯形状で準 3 次元解析を実施し, スラット低騒⾳化設計も⾏っている.

図 1: スラット乱流解析における⾼精度・⾼解像度解析⼿法の導⼊(渦度 z成分分布)

図 2: スラット配置による遠⽅場⾳圧レベルの指向特性の変化－317－This document is provided by JAXA.

宇宙航空研究開発機構特別資料 JAXA-SP-19-002

成果の公表-査読なし論⽂
1) Sakai, R., Ishida, T., Murayama, M., Ito, Y., and Yamamoto, K., "Slat Noise Simulation on
Unstructured Grid with Reduced Dissipation Approach," 25th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference,Delft, The Netherlands, May 2019, to be presented.
-⼝頭発表1) Murayama, M., Yamamoto, K., Ikeda, T., Sakai, R., Amemiya, K., Hirai, T., and Tanaka, K., "BANCV Category 7 Slat Cove Noise: 30P30N-Modified Slat Configuration--JAXA's result using structured grid
UPACS," 5th AIAA Workshop on Benchmark Problems for Airframe Noise Computations (BANC-V),
Dallas, TX, June 2018.
2) Sakai, R., Murayama, M., Ito, Y., and Yamamoto, K., "BANC-V Category 7 Slat Cove Noise:
30P30N-Modified Slat Configuration--JAXA's Result," 5th AIAA Workshop on Benchmark Problems forAirframe Noise Computations (BANC-V), Dallas, TX, June 2018.
3) Sakai, R., Murayama, M., Ito, Y., and Yamamoto, K., "BANC-V Category 6: DLR Slat NoiseConfiguration--JAXA's Result," 5th AIAA Workshop on Benchmark Problems for Airframe NoiseComputations (BANC-V), Dallas, TX, June 2018.
4) 坂井玲太郎, ⽯⽥崇, 村⼭光宏, 伊藤靖, ⼭本⼀⾂, "30P30N ⾮定常解析を通した DDES サブグリッド⻑さスケールの影響調査," 4th Aerodynamics Prediction Challenge (APC-IV), 宮崎県宮崎市, 2018
年 7 ⽉.
5) ⽥中健太郎, ⾬宮和久, 池⽥友明, 村⼭光宏, ⼭本⼀⾂, 平井亨, "⾼次精度構造格⼦ UPACS による解析," 4th Aerodynamics Prediction Challenge (APC-IV), 宮崎県宮崎市, 2018 年 7 ⽉.
6) ⾬宮和久, 村⼭光宏, ⼭本⼀⾂, 平井亨, ⽥中健太郎, 池⽥友明, "航空機⾼揚⼒装置スラット配置がスラット騒⾳に与える影響," 第 50 回流体⼒学講演会/第 36 回航空宇宙数値シミュレーション技術
シンポジウム, 3D11 (JSASS-2018-2160), 宮崎県宮崎市, 2018 年 7 ⽉.
7) 村⼭光宏, ⾬宮和久, ⽥中健太郎, 伊藤靖, 横川譲, ⼭本⼀⾂, 池⽥友明, 平井亨, "翼後退⾓有無によるスラット騒⾳変化について," 第 50 回流体⼒学講演会/第 36 回航空宇宙数値シミュレーション
技術シンポジウム, 3D12 (JSASS-2018-2161), 宮崎県宮崎市, 2018 年 7 ⽉.

JSS2 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

⾃動並列

プロセス並列数660

１ケースあたりの経過時間

644 時間－318－

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JAXA スーパーコンピュータシステム利用成果報告 （ 2018 年 4 月～ 2019 年 3 月）

 利⽤量
総資源に占める利⽤割合※1 (%)：3.59
内訳
計算資源
計算システム名

コア時間(コア・h)

資源の利⽤割合※2 (%)

SORA-MA

33,168,064.93

4.06

SORA-PP

41,147.13

0.33

SORA-LM

1,068.72

0.50

SORA-TPP

0.00

0.00

ファイルシステム資源
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

82.16

0.09/data

8,446.07

0.15/ltmp

2,520.07

0.22

アーカイバ資源
アーカイバシステム名
J-SPACE

利⽤量(TiB)
268.29

資源の利⽤割合※2 (%)
9.39※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－319－This document is provided by JAXA.