2018 年度研究成果報告書

専用計算機を用いた宇宙空間用電気推進器シミュレーションの高速化

研究課題

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研究課題/領域番号	16K16064
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	高性能計算
研究機関	国立研究開発法人理化学研究所 (2018) 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 (2016-2017)
研究代表者	宮島敬明国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 特別研究員 (90770850)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	MPS法 / 高性能計算 / 数値流体力学
研究成果の概要	本研究での研究成果として、MPS法の計算時間の短縮が挙げられる。MPS法はこれまでは難しかった雨滴や流水をシミュレーションできるが、カーネル部分の計算時間が非常に長いことが知られている。本研究では、先端的な並列計算機を用いとMPS法の物理的特性を考慮した最適化手法を提案し、各種並列計算機で計算時間の評価を行った。その結果、計算時間は、CPU(Xeon Gold 6150x2)で35.1[ms], GPU(P100NVL)で6.8[ms], KNL-7210で104.1[ms]であった。また、GPUクラスターを利用したスケーリングの測定を行い、さらなる最適化が必要であることを示した。
自由記述の分野	高性能計算
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究では、提案手法を各種並列計算機に実装し、MPS法の計算時間を短縮した。その結果、GPUでは最先端のCPUの5分の1の以下の時間で同じシミュレーションを実行できる様になった。MPS法は雨滴や流水をシミュレーションすることが可能であり、応用先は土木や航空工学などの多岐にわたる。学術的意義としては、本手法は物理的特性を考慮しており、別の手法への適用も可能な適用範囲の広い手法であることが挙げられる。また、社会的意義としては、提案手法により短時間でシミュレーションが可能になることで、設計や試験がより短時間で完了させることができる点が挙げられる。