Development of the unified simulation framework for strongly coupled fluid motion and structural deformation for the EXA scale computing

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H04124
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60100:Computational science-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Tsubokura Makoto 神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (40313366)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡澤 重信 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (10312620) ; 西口 浩司 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (10784423) ; LI CHUNGGANG 神戸大学, システム情報学研究科, 講師 (70650638)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 数値流体力学 / 連成解析 / 統一解法 / 産業応用

Outline of Final Research Achievements

A simulation framework for unified analysis of fluid motion, structural deformation, and aeroacoustics has been constructed and its validity was demonstrated on various applications in the field of mechanical engineering, civil engineering and biomechanics. By adopting the Building Cube Method based on the hierarchical orthogonal grid system for the base data structure and using unified governing equations for both fluid and structure on Eulerian treatment, very high performance for both single node and parallel efficiency could be achieved on the flagship supercomputer “Fugaku” for the applications of strongly coupled problems of fluid motion and structural deformation. These achievements clearly open the way to the complex coupling problem observed in industrial applications, which current existing simulation frameworks are difficult to treat.

Free Research Field

計算力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ものづくりの現場で対象となる物理現象の多くは、熱流体運動や構造変形、さらには構造振動や音の発生、化学反応等が伴う複雑連成問題であることが多い。しかしながら既存にシミュレーション技術は要素現象に特化して進化してきており、連成問題に対しては個別のシミュレーション技術を連成させて解析を行うため、データの補間等により超並列環境では十分な並列性能を得ることが難しかった。ここで開発された手法は、この問題を抜本的に解決するものとして大きく期待できる。