超並列計算機による数値流体力学の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09305016
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 里深 信行 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (30027891)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小幡 正規 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (80260628) ; 西田 秀利 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (40164561) ; 森西 晃嗣 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (20174443) ; 松野 謙一 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (70252541) ; 徳永 宏 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (10027906)
• Keywords: 並列計算流体力学 / 領域分割法 / ナビェ・ストークス方程式 / 格子ボルツマン方程式 / 差分法 / 一様等方性乱流

Research Abstract

ネットワークに接続した15台のワークステーションに対してメッセージパッシングライブラリとしてMPIまたはPVMを用いて並列計算機として利用する。本年度においては過度-速度表示非圧縮性ナビェ・ストーク方程式の数値計算コードおよび格子ボルツマン方程式による非圧縮性粘性流れの数値計算コードの並列化を行っている。並列化手法としては、いずれも領域分割法を用いている。
非圧縮性ナビェ・ストークス方程式の計算コードの並列化では、過度輸送方程式に対して陰的-陽的解法を適用することにより楕円型方程式に帰着させ速度成分に対するポアソン方程式と統一的に斜め方向差分による反復解法により解く方法を提案している。これにより、楕円型方程式の反復計算の並列化のみを考慮すればよくなることから、並列化が容易となり、並列効率アップのためのチューニング等を行いやすくなるという長所があることがわかった。
格子ボルツマン法は、流体粒子の移動にモデル化を行い、流体粒子の移流によって流れを模擬するものである。計算では、各方向に移動する粒子の見つかる確立を移流させることにより行う。本計算では9方向に移動する粒子があるモデルを用いているが、領域分割の境界においてはそのうち3成分のみのデータの通信で済むことから計算コストに対し、通信コストを低く抑えることが可能であり、並列化に適した手法である。本研究では一様等方性乱流の数値計算に適用し、数種類の領域分割を行い、分割法方による並列化効率について比較し、詳しく考察を行っている。
以上の成果についてはマンチェスターにおいて開催されたPrallelCFD97で発表している。

Research Products

• [Publications] N.Satofuka: "Parallel Computation of Super-/Hypersonic Flows on Workstation Network and Transputer Arrays" Parallel Computing. 23. 1293-1305 (1997)
• [Publications] M.Obata: "Parallel Computations of 2-D Incompressible N-S Equations Using Rotated IMEX Method" Proc.of International Conference on Fluid Engineering. II. 639-643 (1997)
• [Publications] N.Satofuka: "Parallel Computation of Lattice Boltzmann Equations for Incompressible Flows" Parallel Computational Fluid Dynamics-Recent Developments and Advances Using Parallel Computers-. (掲載決定). (1998)