2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of parallel solvers with spectral-like resolution for three-dimensional incompressible turbulence
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21K11927
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岡本 直也 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (80547414)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 乱流 / 倍精度 / 単精度 / シミュレーション / 並列計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は２つのテーマ (i)スペクトル法にもとづく乱流のDNSにおける丸め誤差の影響を，単精度DNS・倍精度DNSの比較により行うこと，ならびに(ii)高精度な差分法である6次精度コンパクト差分法(CD6)に基づく乱流コードのさらなる高速化を，進展させた。(i)については，シミュレーションにおける時間刻みの依存性を調べ，前年度の結果を補足する結果を得ることができ，これまでの結果と合わせ現在論文原稿を作成し投稿準備中である。(ii)について，現状の乱流コードを(A)並列部分, (B)非並列部分に分けて考えると，(B)の部分について，コードのdoループ内の配列の数を減らすことで計算速度をあげる改善をコード全体に行った。その結果，改善前は(A)より(B)の方が計算時間を費やしていたが，改善後はそれが逆転し，(A)の方が(B)より計算時間全体に占める割合が多くなった。この結果を踏まえ，(A)に注目し，現状のCD6の非局所的な並列化手法を，局所的な手法に置き換えることを試みている。解析解をもつテイラーグリーン流れでこの局所化されたコードの正確さを検証したところ，この置き換えは成功したと判断している。
研究期間全体のまとめ: (i)については，乱流物理量であるエネルギー散逸やエンストロフィーのエクストリームイベントの解析を行う場合には，倍精度DNSが望ましいことがわかった。高レイノルズ数乱流の特徴の１つが，エクストリームイベントであること，ならびに，近年このエクストリームイベントの解析をする研究グループが増えているため，本研究で得られた知見は有用であると考えられる。(ii)については，今後の超並列計算をふまえて，局所通信を利用するアルゴリズムの開発が望まれている。本研究ではこの方向性で研究を推進しており，地道に効率的な計算手法を開発し，その妥当性を検証しているといえる。
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