客观日本

川崎重工利用“富岳”评估飞机燃效,DMG森精机预测材料加工

2021年12月10日 信息通信

世界上最高性能的超级计算机“富岳”正被越来越多的企业所利用。川崎重工业已开始用它来评估飞机的燃效和飞行速度。DMG森精机发现可通过富岳快速了解用机床加工后的材料状态。从气候变化预测到制造业,超级计算机的应用范围在逐渐扩大。业界打算将其用于产业竞争力的提高。

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川崎重工根据气流计算出飞机可以持续飞行的速度和姿态(图片由川崎重工提供)

川崎重工从2021年10月开始利用富岳进行高精度模拟计算,以评估飞机燃效。目的是根据飞行过程中的气流计算飞机能持续飞行的极限速度和姿态,探索可以高效飞行的飞机形状。川崎重工空气动力技术课主任安田英将表示:“我们希望用它来开发性能更高的飞机。”

尽管过去也利用模拟计算来评估飞机的性能,但未能充分考虑起飞和降落时产生的气流湍流。利用富岳通过考虑气流的湍流,根据条件的不同,最大可以将计算飞机能持续飞行的极限速度和姿势时的误差降到原来的十分之一。为了能在公司内部的大型计算机上使用通过富岳获得的结果,川崎重工将制定使用指南。

川崎重工还利用富岳模拟了铁路隧道,目的是探索新干线等高速列车通过时产生噪声较低的隧道形状。模拟发现,在最佳形状下,即使将最高时速增加10公里,噪声也能降到与普通隧道相同的水平。

与利用实际车辆进行确认时相比,富岳只用了约1/600的时间就评估出了结果。今后将向铁路公司等提供铁路车辆和符合这种车辆的隧道形状的综合方案,其特点是可以减轻环境负荷。

DMG森精机利用富岳将了解机床加工后材料状态的时间由8个小时缩短到了10分钟。机床用于制造电动汽车(EV)、飞机和半导体装置等多种部件。富岳可以帮助客户在购买前验证能否按预期加工材料。

富岳是2011年拿下全球最快速度的日本国产超级计算机“京”的后续机型。由理化学研究所和富士通开发,2021年3月正式投入使用。计划将15%的计算性能分配给企业用于研究。

为了鼓励使用富岳,如果企业提交的研究项目能通过高度信息科学技术研究机构的审批,那么企业也可以免费使用富岳。如果企业不愿意公开利用富岳取得的成果,则需要支付相应的使用费。

富岳的产业应用逐渐扩大(主要示例)
企业名称 用途
川崎重工业 评估飞机燃效和飞行速度
DMG森精机 10分钟即可预测用机床加工后的材料状态
住友化学 有机EL材料开发
电装 研究可在汽车内预防感染的气流
田边三菱制药 预测药物分子的晶体结构
住友橡胶工业 开发不易劣化的轮胎用橡胶材料

富岳还可高速运行用于新药开发、能源和材料等的多种产业用软件,企业的使用范围在逐渐扩大。例如,住友化学用来开发新的有机EL材料。田边三菱制药用来预测药物分子的晶体结构。

电装正利用富岳研究可在汽车内预防感染的气流。由日本国内9家车企等组成的汽车内燃机技术研究联盟正推进混合动力车(HV)用1升汽油行驶40公里以上的高效率发动机的基础研究。

美国普林斯顿大学的高级研究员真锅淑郎获得了2021年的诺贝尔物理学奖,他预测的模拟模型备受关注。超级计算机也为模型开发做出了贡献。超级计算机对于实现脱碳社会是不可或缺的。

日本国立环境研究所等利用上一代超级计算机“京”对全球气象实施的高分辨率模拟,目前已经利用富岳重复了1000多次。不仅预测精度大幅提高,还可以计算概率较低的大型洪水等灾害发生的风险。

该计算以3.5公里为单位将地球分块进行模拟,过去使用的是以60~100公里为单位划分地球的模型,所以估计可以获得比以往预测精度更高的结果。

日文:大越优树、《日经产业新闻》,2021/12/01
中文:JST客观日本编辑部