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固気液混相流のエクサスケール直接シミュレーション

Research Project

Project/Area Number 17J09945
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

渡辺 勢也  東京工業大学, 工学院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords自由界面流れ / 格子ボルツマン法 / 適合細分化格子法 / GPU / 動的負荷分散 / 適合細分化格子
Outline of Annual Research Achievements

多数の固体物体を含む自由界面流れの高精度シミュレーションの実現に向けて,本研究では,自由界面と物体表面に高解像度格子を配置する適合細分化格子法の実装と,スーパーコンピュータに搭載された複数台のGPU(Graphics Processing Unit)を用いた大規模並列計算を進めてきた.2018年度では,動的な適合細分化格子法を導入した格子ボルツマン法による単相流計算の複数GPU実装を行い,その後,そのコードを流体構造連成解析や自由界面流れの計算に適用した.
昨年度に開発した適合細分化格子法を導入した格子ボルツマン法の単一GPUコードを拡張し,複数GPU計算を行えるようにした.並列化では,空間充填曲線による領域分割を用いた動的負荷分散を行うことで,各GPUに割り当てられる格子点数を均一化した.GPU間通信の削減や,演算と通信のオーバーラップを実装することで,GPU間通信のオーバーヘッドを削減し, 256GPUまでの良好なスケーリングを達成した.
適合細分化格子法の複数GPUコードに,昨年度開発した格子ボルツマン法による混相流解析手法を実装した.適合細分化格子法により計算コストを均一格子の場合の10%以下に削減できることを確認した.ダム崩壊問題などの自由界面流れの実問題に適用し,提案した手法により大規模な混相流解析が実現可能であることを確認した.
昨年度から開発を進めているマルチフェーズフィールド法による領域分割法を,格子ボルツマン法に導入する予定であったが,適合細分化格子法を導入した格子ボルツマン法では各格子点の計算量が解像度毎に異なるという問題が解決できず,マルチフェーズフィールド法による負荷分散を格子ボルツマン法の複数GPU計算に適用するには至らなかった.
本年度の補助金は,パソコンおよびパソコン周辺機器の購入,研究成果発表のための学会参加費,学会参加の旅費に当てられた.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Large-Scale Simulations for Free-Surface Flows with Objects by Lattice Boltzmann Method2019

    • Author(s)
      WATANABE Seiya、AOKI Takayuki、HASEGAWA Yuta、KAWAHARA Jun、HASHIMOTO Hirotada
    • Journal Title

      JAPANESE JOURNAL OF MULTIPHASE FLOW

      Volume: 33 Issue: 1 Pages: 55-62

    • DOI

      10.3811/jjmf.2019.003

    • NAID

      130007625157

    • ISSN
      0914-2843, 1881-5790
    • Year and Date
      2019-03-15
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Simulations of Free Surface Flows Interacting with Solid Objects by Lattice Boltzmann Method Using Multiple GPUs2018

    • Author(s)
      Seiya Watanabe, Takayuki Aoki, Yuta Hasegawa
    • Organizer
      ECCM-ECFD 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マルチフェーズフィールド法に基づく領域分割を用いたAMR計算の動的負荷分散2018

    • Author(s)
      渡辺勢也, 青木尊之, 黄遠雄, 長谷川雄太, 高木知弘
    • Organizer
      第23回計算工学講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
  • [Presentation] GPU-accelerated Lattice Boltzmann Simulations with Octree-based Dynamic AMR Method2018

    • Author(s)
      Seiya Watanabe, Takayuki Aoki, Yuta Hasegawa
    • Organizer
      DSFD2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多数の瓦礫を含んだ津波が構造物へ与える影響の数値解析2018

    • Author(s)
      渡辺勢也,青木尊之,長谷川雄太,河原淳
    • Organizer
      混相流シンポジウム2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] AMR法を導入した格子ボルツマン法による大規模流体構造連成解析2018

    • Author(s)
      渡辺勢也,青木尊之,長谷川雄太
    • Organizer
      日本流体力学会 年会2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的AMR法を導入した格子ボルツマン法の複数GPUによる大規模計算2018

    • Author(s)
      渡辺勢也,青木尊之,長谷川雄太
    • Organizer
      第31回計算力学講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] AMR法の動的領域分割へのマルチフェーズフィールド法の適用2018

    • Author(s)
      渡辺勢也,青木尊之,松下真太郎,Christian Conti,高木知弘
    • Organizer
      第31回計算力学講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] GPUスパコンにおける動的負荷分散を用いたAMR法による大規模LBM計算2018

    • Author(s)
      渡辺勢也,青木尊之,長谷川雄太
    • Organizer
      第32回数値流体力学シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Large-Scale Simulations For Multiphase Flows By Coupled LBM-DEM Using Multiple GPUs2017

    • Author(s)
      Seiya Watanabe, Takayuki Aoki, Yuta Hasegawa
    • Organizer
      DSFD2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自由界面流れと固体粒子の連成シミュレーション2017

    • Author(s)
      渡辺勢也,青木尊之,長谷川雄太,松下真太郎
    • Organizer
      混相流シンポジウム2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Phasefield法による界面捕獲手法を用いた自由界面流れと固体粒子の連成解析2017

    • Author(s)
      渡辺勢也,青木尊之,長谷川雄太,松下真太郎
    • Organizer
      第30回計算力学講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Large-scale Simulations for Fluid-particle Systems Using Coupled LBM-DEM on a GPU Supercomputer2017

    • Author(s)
      Seiya Watanabe, Takayuki Aoki, Yuta Hasegawa
    • Organizer
      PARTICLES2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 格子ボルツマン法を用いた浮遊物体を含む自由界面流れのシミュレーション2017

    • Author(s)
      渡辺勢也, 青木尊之, 長谷川雄太
    • Organizer
      第31回数値流体力学シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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