数値波動水槽を機軸とした沿岸域波浪災害の定量的減災シナリオの構築

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21360235
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 後藤 仁志 Kyoto University, 工学研究科, 教授 (40243068)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡安 章夫 東京海洋大学, 海洋科学部, 教授 (20213994) ; 平石 哲也 独立行政法人港湾空港技術研究所, 海洋・水工部, 部長 (20371750)
• Keywords: 数値波動水槽 / 海岸構浩物の耐波設計 / 漂砂力学および侵食減災 / 自由表面流解析 / GPU並列計算

Research Abstract

本研究の目的は,新しい耐波設計手段としての『数値波動水槽』の提案である.本研究では,数値波動水槽に基づく海岸構造物の耐波設計法の再構築と数値波動水槽による漂砂力学および侵食減災シナリオの構築を具体的な課題として掲げ,VOF法,CIP法(セミラグランジュ法を含む),粒子法(MPS法,SPH法)を計算エンジンとした『数値波動水槽』を構築し,自由表面流解析コードの先端的開発に従事する海岸工学関連の研究者が連携して,極値的波浪来襲時の海岸構造物近傍の波・流れ場の解析を効率的に実施するための基幹ツールの開発を推進する.
本年度の研究成果を以下に挙げる.(1)上記2課題に関して,『数値波動水槽』の計算エンジンとなる各計算手法における現況の計算技術レビューを実施し,(2)それに基づいて,計算エンジン部分の各コードの改良に取り組んだ.(3)本年度に導入したGPU並列計算機の計算環境を整備するとともに,MPS法のGPU対応コードの開発と性能確認計算を実施した.GPUは,汎用アクセラレータとして,近年,HPC分野で注目されつつあり,続々と研究実績が挙げられてきているが,陰解法型アルゴリズムを有するMPS法では.並列化が難しく,実施例が存在しなかった.MPS法コードをGPU対応に書き換え,基礎的な計算を実施した結果,従来の約7倍の速度でのシミュレーションが可能となった.SPHに代表される陽解法型の粒子法と比較して,半陰解法であるMPS法は10倍近く高速であるから,腸解法型の粒子法と比較すると,少なくとも50倍を越える加速を達成したこととなる.