2014 Fiscal Year Annual Research Report
固気混相熱流動のためのメニーコアプロセッサを用いた超高速解析エンジンの開発
| Project/Area Number |
23560238
|
|---|
| Research Institution | Nagasaki University |
|---|
Principal Investigator |
山口 朝彦 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (00284711)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
|
| Keywords | Discrete Element Method / Lattice Boltzmann Model / Solid-gas Two-phase Flow / Parallel Computing |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，固気混相流の熱流動に関する高性能な数値シミュレーション・エンジンの開発である。具体的には，数値シミュレーションの方法としては離散要素法（ＤＥＭ）を利用し，その連続相の計算に格子ボルツマン法（ＬＢＭ）を用いることで，現在のハイパフォーマンスコンピュータのトレンドである並列計算に最適化した計算コードを開発することを目的としている。
まず，DEMの分散相の計算については，研究者のこれまでの成果からそのまま計算コードを移植することで，プログラムを作成した。粒子の並進と粒子同士の衝突に際しての運動の他，熱移動についても対応が可能であることを確認した。
次に，連続相の計算のために格子ボルツマン法による流体の数値解析コードを作成した。当初の計画では期連続相は気体単相を想定していたが，作成の過程で，気液二相流にまで拡張して計算コードを作成した。これにより，様々な熱利用デバイスへ応用範囲が広がる。計算の体系としては，最終的に粒子との相互作用を取り込む必要があるため，径の異なる球まわりの流動について数値シミュレーションを行ない，学会発表を行なった。
当初の研究計画は3年であったが，途中で在外研究などの共同研究により，本研究課題に関してより発展した成果が出る見込があったので，研究期間を1年間延長した。
最終的には，固体の分散相と，流体の連続相の間の運動量カップリング方法を提案し，DEMとLBMのハイブリッド数値計算エンジンを開発した。この結果，従来のDEMと比較して，単体のコンピュータによる計算時間および計算容量に対する並列計算時の性能向上比において，高性能な計算エンジンを開発することができた。
現在，研究成果を公開するために学術雑誌への投稿と，Webページへの公開，および科研費のアウトリーチの準備を行なっているところである。
|
