建築・都市環境の計算流体力学における超並列計算システムの構築

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04505003
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 村上 周三 東京大学, 生産技術研究所・第5部, 教授 (40013180)
• 研究分担者: 水谷 国男 三建設備工業(株), 技術開発本部, 主査 ; 内海 康雄 宮城工業高等専門学校, 助教授 ; 持田 灯 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (00183658) ; 加藤 信介 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (00142240)
• キーワード: 並列計算 / 計算流体力学 / LES / 建築・都市環境 / 室内気流 / 建物周辺気流

研究概要

本研究では都市空間並びに建物内外の空気流動に関し、次世代の乱流シミュレーターとしての超並列計算システムを開発することを目的としている。
複雑な都市域の風環境、汚染質拡散並びに建物内の気流性状を予測して安全で快適な環境を形成するにはこれらの流れ場の詳細な検討が不可欠である。ベクター型計算機の性能向上が頭打ちとなりつつある今日、より高速の流体シミュレーションの並列計算処理システムを開発し、建築設計段階での流れ場の検討を可能とする建物内外気流シミュレーションシステムを開発する。並列計算機では近い将来、既存のコンピュータ技術を使用して安価に1 Tera FLOPS以上の能力を得られる見通しであり、今後の飛躍的な発展により数年後に現在のEWSと同等の価格で設計現場に普及することさえ予想されている。しかしながら効率的な超並列演算には種々の制約が存在しており必ずしも現在のベクター型計算機のような効率を実現し得ていない。並列計算機において処理効率を向上させるには、各プロセッサ単独で行う処理を増加させ、プロセッサ間の通信の時間を減らすことが肝要であるが、流体計算の場合、計算の安定性や収束の速さについても配慮する必要がある。
本研究の目的は乱流シミュレーションにおいて効率的な超並列計算処理システムを試作し、その有効性を検証することにある。
本年度は研究初年度として、既存の研究成果を用いて超並列計算による乱流シミュレーションシステムのプロトタイプを構造格子を用いた手法により作成した。ここでは、単純性状、単純境界条件のもとにおけるLESによる流れのシミュレーション手法を開発し、領域分割法による並列化の効果・性能を検討した。

研究成果

• [文献書誌] 村上 周三,加藤 信介,内海 康雄,水谷 国男: "超並列計算機による室内気流計算並列演算処理に伴う高速化の検討" 日本建築学会大学学術講演梗概集(北陸). 503-504 (1992)
• [文献書誌] S.KATO,S.MURAKAMI,Y.UTSMI,K.MIZUTANI: "Application of Massive Parallel Computer to Computational Wind Engineering" Journal of Wind Engineering. No.52. 386-393 (1992)
• [文献書誌] 内海 康雄,村上 周三,加藤 信介,張 維: "並列処理による流体数値解析に関する研究(その1)並列計算機とその利用の概要" 日本建築学会関東支部研究報告集. (1992)
• [文献書誌] 張 維,村上 周三,加藤 信介,内海 康雄: "並列処理による流体数値解析に関する研究(その2)離散化方程式の緩和計算とその並列アルゴリズム" 日本建築学会関東支部研究報告集. (1992)
• [文献書誌] 張 維,村上 周三,加藤 信介,内海 康雄: "並列処理による流体数値解析に関する研究(その3)並列処理におけるMultigrid法の適用" 日本建築学会関東支部研究報告集. (1992)