| Project/Area Number |
23K19958
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
1001:Information science, computer engineering, and related fields
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
櫻井 幹記 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 助教 (80982545)
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| Project Period (FY) |
2023-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 圧縮性乱流 / 一様等方性乱流 / 普遍性 / 大規模直接数値計算 |
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| Outline of Research at the Start |
自然界や産業界には圧縮性を有する乱れた流れ（圧縮性乱流）がいたるところに存在しており、その普遍的な性質（普遍性）を解明することは宇宙物理学や航空工学の分野に重要な知見をもたらすと期待できる。乱流の普遍性の探究には、流体運動をモデル化せずに計算する直接数値計算（DNS）がよく用いられる。しかし、DNSは膨大な計算コストを要するため、スーパーコンピュータを駆使した大規模な並列計算が必要不可欠である。本研究では、差分法の計算に工夫を施した3軸並列のコードを開発し、世界最大規模のDNSを実施することで、圧縮性乱流の普遍性の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、圧縮性乱流における世界最大規模の直接数値計算(DNS)を実施可能な3軸並列コードの開発、および、圧縮性乱流の普遍的性質の解明である。本年度は、(1)圧縮性乱流の3軸並列DNSコードの開発と(2)2軸並列コードによる圧縮性乱流の高解像度DNSの実施及び解析を行なった。
(1)では、等温条件下の圧縮性乱流に対して3軸並列化を施したDNSコードを新たに開発し、その実行性能の評価を行なった。その結果、16ノード256プロセス並列における格子点数512^3の3軸並列DNSは2軸並列DNSと比べて1.57倍高速に実行できることがわかった。また、スーパーコンピュータ「富岳」を用いた数値実験から、格子点数8192^3や16384^3の超大規模な圧縮性乱流DNSが実施可能であることが示唆された。さらに、開発した3軸並列DNSコードで実行可能な3次元高速フーリエ変換ルーチンの実装と性能評価も行なった。
(2)では、2軸並列コードで等温条件下の圧縮性乱流のDNSを実施し、弱圧縮性乱流の統計量の空間解像度依存性を調べた。その結果、乱流中で発生する弱い衝撃波の存在により、速度場の圧縮成分および密度場のエネルギースペクトルがコルモゴロフスケール程度の高波数でベキ則を示すことが明らかになった。また、速度場の圧縮成分のエネルギー散逸領域は速度場のソレノイダル成分のエネルギー散逸領域よりも高い波数領域に存在することが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
圧縮性乱流の3軸並列DNSコードの開発およびチューニングが概ね完了し、当初の計画の通りに、圧縮性乱流における世界最大規模のDNSを実施する準備が整った。また、高解像度DNSの実施によって、圧縮性乱流の微細スケールにおける新たな性質を解明できる可能性が示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発した3軸並列コードを用いて圧縮性乱流における世界最大規模のDNSをスーパーコンピューター「富岳」によって実施し、高レイノルズ数圧縮性乱流の普遍的性質の解明に向けた研究を推進する。また、等温の仮定が圧縮性乱流の統計量に及ぼす影響や、弱い衝撃波の存在に起因すると考えられるエネルギースペクトルの高波数のベキ則について詳細な解析を実施する。
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