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Peta-scale large-eddy simulation using lattice Boltzmann method on the TSUBAME supercomputer

Research Project

Project/Area Number 25870226
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field High performance computing
Computational science
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

ONODERA Naoyuki  東京工業大学, 学術国際情報センター, 助教 (50614484)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsハイパフォーマンス・コンピューティング / GPU / 格子ボルツマン法 / ラージエディ・シミュレーション / 流体構造連成 / 大規模並列計算
Outline of Final Research Achievements

Turbulent phenomena are one of the important topics in CFD. In order to understand the detail of airflows, it is necessary to carry out large-scale CFD simulations. We have developed a CFD code based on LBM (Lattice Boltzmann Method) for GPU supercomputers. We calculated a large-scale wind simulation for a 10km × 10km area in Tokyo. We used 4,032 GPUs for the computation with 10,080 × 10,240 × 512 mesh. By executing a large-scale wind simulation, we confirm large-scale structure of wind and detailed winds behind buildings. The code is written in CUDA and the GPU kernel function is well tuned to achieve high performance on TSUBAME supercomputer. By introducing the overlapping technique between the GPU-to-GPU communication and the GPU kernel computation, we achieved 1.14 PFLOPS using 3968 GPUs in single precision on TSUBAME 2.5.

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2013 Research-status Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2014 2013

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (27 results) (of which Invited: 5 results)

  • [Journal Article] High-productivity Framework on GPU-rich Supercomputers for Operational Weather Prediction Code ASUCA2014

    • Author(s)
      Takashi Shimokawabe, Takayuki Aoki and Naoyuki Onodera
    • Journal Title

      Proceedings of the 2014 ACM/IEEE conference on Supercomputing

      Volume: 2014 Pages: 251-261

    • DOI

      10.1109/sc.2014.26

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  • [Journal Article] GPUを用いた固体粒子を含む固気液三相流の大規模シミュレーション2014

    • Author(s)
      小野寺直幸、青木尊之
    • Journal Title

      日本混相流学会 混相流 27巻 5号 (2014)

      Volume: 27 Pages: 607-613

    • NAID

      130004514115

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  • [Journal Article] 複数GPUによる格子に基づいたシミュレーションのためのマルチGPU コンピューティング・フレームワーク2014

    • Author(s)
      下川辺隆史、青木尊之、小野寺直幸
    • Journal Title

      HPCS2014

      Volume: 2014 Pages: 78-86

    • NAID

      170000079712

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  • [Journal Article] Direct Numerical Simulation and Large Eddy Simulation on a Turbulent Wall-Bounded Flow Using Lattice Boltzmann Method and Multiple GPUs2014

    • Author(s)
      Xian Wang, Yanqin Shangguan, Naoyuki Onodera, Hiromichi Kobayashi, and Takayuki Aoki
    • Journal Title

      Mathematical Problems in Engineering

      Volume: 2014 Pages: 1-10

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  • [Presentation] GPUスパコンによる格子に基づいたシミュレーションのためのGPUコンピューティング・フレームワーク2014

    • Author(s)
      下川辺隆史、青木尊之、小野寺直幸
    • Organizer
      AXIES 大学ICT推進協議会 2014年度 年次大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2014-12-12
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      泉田康太、青木尊之、小野寺直幸、杉原健太、中島聖、本郷均、横畑 英明
    • Organizer
      第28回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京 船堀タワーホール
    • Year and Date
      2014-12-10
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      長谷川雄太、青木尊之、小野寺直幸
    • Organizer
      第28回数値流体力学シンポジウム
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      東京 船堀タワーホール
    • Year and Date
      2014-12-10
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  • [Presentation] ピンポン玉の乱流中での浮遊の 大規模流体構􏰀連成解析2014

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      小野寺直幸、青木尊之、泉田康太
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      日本機械学会 第27回計算力学講演会
    • Place of Presentation
      盛岡 岩手大学
    • Year and Date
      2014-11-24
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  • [Presentation] High-productivity Framework on GPU-rich Supercomputers for Operational Weather Prediction Code ASUCA2014

    • Author(s)
      Takashi Shimokawabe, Takayuki Aoki, Naoyuki Onodera
    • Organizer
      Proceedings of the 2014 ACM/IEEE conference on Supercomputing (SC'14)
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
    • Year and Date
      2014-11-18
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  • [Presentation] ピンポン玉の運動のスパコンによる大規模流体構造連成解析2014

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      小野寺直幸、青木尊之、泉田康太
    • Organizer
      第92期 日本機械学会流体工学部門
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2014-10-26
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  • [Presentation] 格子ボルツマン法を用いたピンポン玉の運動の大規模ラージエディ・シミュレーション2014

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      小野寺直幸、青木尊之、泉田康太
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      日本流体力学会年会 2014
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      仙台 東北大学
    • Year and Date
      2014-09-16
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  • [Presentation] GPUを用いた大規模アプリケーションの最適化および可視化2014

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      小野寺直幸、青木尊之、下川辺隆史、杉原健太、宮下達治、泉田康太
    • Organizer
      日本原子力学会「2014年秋の大会」、計算科学技術部門企画セッション「解析結果可視化の最前線」
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2014-09-08
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  • [Presentation] Large-eddy simulation of turbulent flow around a car body using lattice Boltzmann method on the TSUBAME supercomputer2014

    • Author(s)
      Naoyuki Onodera and Takayuki Aoki
    • Organizer
      11th. World Congress on Computational Mechanics (WCCM XI)
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2014-07-20 – 2014-07-25
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  • [Presentation] "複数GPUを用いた格子ボルツマン法による大規模流体・構造連成解析 -卓球競技におけるピンポン玉の軌道の解析-"2014

    • Author(s)
      小野寺直幸、青木尊之、下川辺隆史、小林宏充
    • Organizer
      学術大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 第6回シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京 品川
    • Year and Date
      2014-07-10
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  • [Presentation] TSUBAMEのGPUを用いた格子ボルツマン法による大規模ラージエディ・シミュレーション2014

    • Author(s)
      小野寺直幸
    • Organizer
      日本機械学会 流体工学部門 格子ボルツマン法の基礎と応用に関する研究会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2014-06-27
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    • Invited
  • [Presentation] 複数 GPU を用いた格子ボルツマン法による卓球競技のピンポン玉のシミュレーション2014

    • Author(s)
      小野寺直幸,青木尊之 ,下川辺隆史
    • Organizer
      計算工学講演会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2014-06-12
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  • [Presentation] Peta-scale large-eddy simulation using lattice Boltzmann method on the TSUBAME supercomputer2014

    • Author(s)
      Naoyuki Onodera and Takayuki Aoki
    • Organizer
      KSME-JSME Joint Symposium on Computational Mechanics & CAE 2014 at JEJU
    • Place of Presentation
      JEJU, Koria
    • Year and Date
      2014-05-01
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  • [Presentation] 複数GPUによる格子に基づいたシミュレーションのためのマルチGPU コンピューティング・フレームワーク2014

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      下川辺隆史、青木尊之、小野寺直幸
    • Organizer
      HPCS2014
    • Place of Presentation
      東京
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  • [Presentation] TSUBAME 2.0 の 4032 台の GPU を用いた格子ボルツマン法による都市部 10km 四方の大規模 LES 気流シミュレーション2013

    • Author(s)
      小野寺直幸、青木尊之、下川辺隆史、小林宏充、宮下達治
    • Organizer
      日本計算工学会
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
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  • [Presentation] 複数 GPU を用いた複雑移動物体周りの気液二相流解析2013

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      小野寺直幸、青木尊之
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      日本計算工学会
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      東京大学生産技術研究所(東京都目黒区駒場4-6-1)
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  • [Presentation] TSUBAME2.0の全ノードを用いた東京都心部 10km×10km の 1m 解像度による気流シミュレーション2013

    • Author(s)
      小野寺直幸
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      GTC (GPU Technology Conference) Japan 2013
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      東京・六本木(ミッドタウン)
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  • [Presentation] GPUを用いた固体粒子群を含む固気液三相流の大規模シミュレーション2013

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      小野寺直幸、青木尊之
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      日本混相流学会混相流シンポジウム
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      信州大学(長野)
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  • [Presentation] GPU を用いた格子ボルツマン法による大規模流体・構造連成解析2013

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      小野寺直幸、青木尊之、下川辺隆史
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      日本流体力学会年会2013
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      東京農工大学
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  • [Presentation] TSUBAME 2.0の全ノードを用いた格子ボルツマン法による東京都心部10km四方の大規模LES気流シミュレーション2013

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      小野寺直幸
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      第5回アクセラレーション技術発表討論会(主催: 電子情報通信学会 集積回路研究専門委員会)
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      会津大学
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  • [Presentation] TSUBAME 2.0の4,032台のGPUを用いた格子ボルツマン法による大規模LES気流シミュレーション2013

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      小野寺直幸
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      京都大学 学術情報メディアセンターセミナー 「GPUコンピューティングにおける計算事例」
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      京都大学
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  • [Presentation] 気象計算コードのためのGPUコンピューティング・フレームワーク2013

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      下川辺隆史、青木尊之、小野寺直幸
    • Organizer
      日本機械学会 第26回 計算力学講演会
    • Place of Presentation
      佐賀大学
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  • [Presentation] GPU を用いた格子ボルツマン法による流体構造連成のラージエディ・シミュレーション2013

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      小野寺 直幸、青木尊之、下川辺隆史
    • Organizer
      日本機械学会 第26回 計算力学講演会
    • Place of Presentation
      佐賀大学
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  • [Presentation] TSUBAMEのGPUを用いた格子ボルツマン法による流体構造連成のラージエディ・シミュレーション2013

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      小野寺直幸
    • Organizer
      日本学術会議 第3回計算力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      日本学術会議講堂
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  • [Presentation] Large-Eddy Simulation of Fluid-Structure Interaction using Lattice Boltzmann Method on Multi-GPU clusters2013

    • Author(s)
      Naoyuki Onodera, Takayuki Aoki, Takashi Shimokawabe, Tatsuji Miyashita, and Hiromichi Kobayashi
    • Organizer
      5TH ASIA PACIFIC CONGRESS ON COMPUTATIONAL MECHANICS & 4TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON COMPUTATIONAL MECHANICS (SINGAPORE)
    • Place of Presentation
      SINGAPORE
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    • Author(s)
      Takashi Shimokawabe, Takayuki Aoki, and Naoyuki Onodera
    • Organizer
      5TH ASIA PACIFIC CONGRESS ON COMPUTATIONAL MECHANICS & 4TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON COMPUTATIONAL MECHANICS (SINGAPORE)
    • Place of Presentation
      SINGAPORE
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  • [Presentation] TSUBAME の GPU を用いた格子ボルツマン法による 東京都心部の大規模気流シミュレーション2013

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      小野寺 直幸、青木尊之、下川辺隆史、宮下達治
    • Organizer
      第27回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学
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Published: 2014-07-25   Modified: 2019-07-29  

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