2017 Fiscal Year Annual Research Report
Deepen and expand a multi-scale and -physics tsunami disaster simulation
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17H02061
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
浅井 光輝 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90411230)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
磯部 大吾郎 筑波大学, システム情報系, 教授 (00262121)
馬場 俊孝 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (90359191)
伊津野 和行 立命館大学, 理工学部, 教授 (90168328)
笠間 清伸 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10315111)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 津波 / 粒子法 / マルチフィジックス解析 / マルチスケール解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに開発してきた多階層マルチスケール・マルチフィジックス津波被害予測シミュレータをシンカ(進化・深化)させるため、下記の内容を実施した．
進化①(レベル1解析手法の高精度化)：地球物理学・地震学の分野での最先端の知見(研究協力者である海洋研究開発機構(JAMSTEC)・堀高嶺が開発している地震サイクル解析に基づく地殻変動推定)の結果を用いた津波伝搬解析を実施した。
進化②(粒子法の高速化)：不確実事象の定量的評価を行うため，複数の地震シナリオに対するマルチスケール津波解析を実施しなければならない．これまで以上に計算負荷が高く，膨大な量の解析を行う必要があることから，計算精度を保ったまま，省メモリ化・計算コストの低減を図る．具体的には，完全陽解法化した新たな粒子法（これまでは半陰解法を選択．また既存の疑似圧縮性粒子法とは異なる）の開発を行った．
深化(木造家屋等の瓦礫解析機能の追加):共同研究者の筑波大学・磯部らの開発してきたASI-Gauss法による構造倒壊解析と粒子法による流体解析を統合することで，瓦礫の生成，および瓦礫に伴う連鎖倒壊解析を実施するため，まずはASI-Gauss法による地震動による倒壊解析を実施し、その可能性を示した．
真価発揮に向けた準備(GPGPU利用による利用者拡大):スパコンなどの特殊な環境だけでなく,安価なワークステーションでも動作することが望ましい．そこで先のGPGPU化により，100万円程度のGPU付きワークステーションにて数千万～１億粒子程度までを可能とすることを具体的な目標とし、解析コードのGPU化を図り単一GPUでの高速計算を実現した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
申請書で計画していた研究開発項目の5項目（進化に関する2項目、深化に関する2項目、真価に関する1項目）のすべてに対して予定通り研究を着手し、すべての項目に対して研究成果が挙げられた。その結果、査読付き論文6編、国際会議での発表6件(1件は基調講演)と多くの研究業績があげられた。当初の計画では開発に2年は有するものと思われていたが、ほぼ基礎的な開発は実施することができた。特に解析コードのGPU化には2～3年要すると予想していたが、初年度に研究を加速するために早期にGPU計算機を購入することを決断したこともあり、予想以上に開発が進み、現時点でもCPU計算機よりも高速な計算に成功した。
以上、2年は要すると考えていた研究開発に現時点で既に目途がたち、また初年度から多くの研究業績があげられたことから、予想以上に研究が進展していると自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
解析ツールの開発が順調に進んだこともあり、流体と地盤、流体と構造の連成解析技術が整ってきた。当初は、津波被害予測のみを想定した研究内容であったものの、汎用的なマルチフィジックス解析ツールが開発できたため、土砂災害、地盤陥没被害などのさまざまな災害規模の予測へとも応用を考えている。
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