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2013 年度 研究成果報告書

ペタフロップス級計算機に向けた次世代CFDの研究開発

研究課題

  • PDF
研究課題/領域番号 21226018
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 航空宇宙工学
研究機関独立行政法人宇宙航空研究開発機構 (2012-2013)
東北大学 (2009-2011)

研究代表者

中橋 和博  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 航空本部, 本部長 (00207854)

研究分担者 山本 悟  東北大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (90192799)
大林 茂  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80183028)
小林 広明  東北大学, サイバーサイエンスセンター, 教授 (40205480)
山本 一臣  (独)宇宙航空研究開発機構, 航空本部, 主幹研究員 (80358465)
佐々木 大輔  金沢工業大学, 工学部, 講師 (60507903)
連携研究者 鄭 信圭  東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (20358469)
滝沢 寛之  東北大学, 大学院情報科学研究科, 准教授 (70323996)
江川 隆輔  東北大学, サイバーサイエンスセンター, 准教授 (80374990)
黒滝 卓司  (独)宇宙航空研究開発機構, 航空本部, 上席研究員 (20358659)
榎本 俊治  (独)宇宙航空研究開発機構, 航空本部, 主任研究員 (40358487)
今村 太郎  東京大学, 大学院工学系研究科, 准教授 (30371115)
高橋 俊  東海大学, 工学部, 講師 (60553930)
研究期間 (年度) 2009-05-11 – 2014-03-31
キーワード流体工学 / 航空宇宙工学 / シミュレーション工学 / 計算機システム / 流体騒音 / 自動車工学 / 超臨界流体
研究概要

本研究は航空機等の空力設計に使われている現行CFDが抱える様々な課題、例えば計算結果の物理モデル依存性や複雑形状に対する作業量増大等を抜本的に解決することを目指したものである。計算機の更なる性能改善を念頭にBuilding-Cube Methodを提案し、実用化のための様々なアルゴリズム研究を行った。
その成果の一つとして、自動車周りの流れを京コンピュータ上での世界トップレベルの大規模数値計算で再現した。本CFDアプローチが、極めて複雑で且つ不完全なCADデータからでも直接に流体計算を行えることを示したことは、航空機や自動車の空力設計プロセスを革新的に変える可能性を持ち、その意義は大きい。

  • 研究成果

    (52件)

すべて 2014 2013 2012 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (24件) (うち査読あり 24件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 5件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Vehicle Aerodynamics Simulation for the Next Generation on the K Computer : Part 2 Use of Dirty CAD Data with Modified Cartesian Grid2014

    • 著者名/発表者名
      Onishi, K., Tsubokura, M., Obayashi, S., Nakahashi, K
    • 雑誌名

      SAE Int. J. Passeng. Cars - Mech. Syst

      巻: 7(2), (印刷中)

    • DOI

      1/2014-01-0580

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Building-Cube Method による圧縮性Eulerソルバーの構築と航空機翼のフラッタ解析への応用2014

    • 著者名/発表者名
      西 村康孝, 佐々木大輔, 中橋和博
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会誌論文集

      巻: 62(2) ページ: 39-46

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new matrix dissipation model for central scheme2014

    • 著者名/発表者名
      X. Su, S. Yamamoto
    • 雑誌名

      Int. J. Numer. Meth. Fluids

      巻: 74(7) ページ: 494-513

    • DOI

      10.1002/fld.3860

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Numerical Scheme Based on an Immersed Boundary Method for Compressible Turbulent Flows with Shocks : Application to Two-Dimensional Flows around Cylinders2014

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi, T. Nonomura, K. Fukuda
    • 雑誌名

      Journal of Applied Mathematics

      巻: Vol.2014

    • DOI

      10.1155/2014/252478

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aeronautical CFD in the age of Petaflops-scale computing : From unstructured to Cartesian meshes2013

    • 著者名/発表者名
      K. Nakahashi
    • 雑誌名

      European Journal of Mechanics B/Fluids

      巻: 40 ページ: 75-86

    • DOI

      10.1016/j.euromechflu.2013.02.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cartesian mesh with a novel hybrid WENO/meshless method for turbulent flow calculations2013

    • 著者名/発表者名
      X. Su, D. Sasaki, K. Nakahashi
    • 雑誌名

      Computers & Fluids

      巻: 84(15) ページ: 69-86

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2013.05.017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parallel implementation of large-scale CFD data compression toward aeroacoustic analysis2013

    • 著者名/発表者名
      R. Sakai, D. Sasaki, K. Nakahashi
    • 雑誌名

      Computers & Fluids

      巻: 80(10) ページ: 116-127

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2012.04.020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gridless Boundary Treatment for Viscous Flow Computations using Cartesian Grid Method2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ishida, S. Kawai, K. Nakahashi
    • 雑誌名

      J. Computational Science and Technology

      巻: 7(1) ページ: 38-58

    • DOI

      10.1299/jcst.7.38

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wavelet- based data compression for flow simulation on block-structured Cartesian mesh2013

    • 著者名/発表者名
      R. Sakai, D. Sasaki, S. Obayashi, K. Nakahashi
    • 雑誌名

      Int. J. Numer. Meth. Fluids

      巻: 73(5) ページ: 462-476

    • DOI

      10.1002/fld.3808

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of a meshless solver for high Reynolds number flow2013

    • 著者名/発表者名
      X. Su, S. Yamamoto, K. Nakahashi
    • 雑誌名

      Int. J. Numer. Meth. Fluids

      巻: 72(5) ページ: 505-527

    • DOI

      10.1002/fld.3747

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the efficient application of weighted essentially nonoscillatory scheme2013

    • 著者名/発表者名
      X. Su, D. Sasaki, K. Nakahashi
    • 雑誌名

      Int. J. Numer. Meth. Fluids

      巻: 71(2) ページ: 185-207

    • DOI

      10.1002/fld.3655

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of Different Wall Boundary Treatments for Preconditioning Method Coupled with Building-cube Method2013

    • 著者名/発表者名
      S. Qi, T. Furusawa, S. Yamamoto, K. Nakahashi
    • 雑誌名

      Procedia Engineering

      巻: 61 ページ: 298-305

    • DOI

      10.1016/j.proeng.2013.08.019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Landing Gear Aerodynamic Noise Prediction Using Building-Cube Method2012

    • 著者名/発表者名
      D. Sasaki, A. Deguchi, H. Onda, K. Nakahashi
    • 雑誌名

      Modeling and Simulation in Engineering

      巻: 2012 ページ: 632387

    • DOI

      10.1155/2012/632387

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Hybrid Scheme for the Near Wall Treatment of Building Cube Method2012

    • 著者名/発表者名
      X. Su, D. Sasaki, K. Nakahashi
    • 雑誌名

      J. Fluid Science and Technology

      巻: 7(2) ページ: 197-208

    • DOI

      10.1299/jfst.7.197

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ブロック構造型直交格子とIB法を用いたLEEコードの構築2012

    • 著者名/発表者名
      福島裕馬,佐々木大輔,中橋和博
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会論文集

      巻: 60(1) ページ: 56-63

    • 査読あり
  • [雑誌論文] OpenCL におけるタスク並列化支援のための実行時依存関係解析手法2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤功人, 小松一彦, 滝沢寛之, 小林広明
    • 雑誌名

      IPSJ Transactions on Advanced Computing Systems (ACS36)

      巻: 5(1) ページ: 53-57

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 前処理法とBCMに基づく熱対流の数値シミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      古澤卓,牧野幸太郎,山本悟,中橋和博
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編

      巻: 78(788) ページ: 745-752

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance evaluation of a next-generation CFD on various supercomputing systems2012

    • 著者名/発表者名
      K. Komatsu, T. Soga, R. Egawa, H. Takizawa, H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Sustained Simulation Performance 2012

      巻: 1 ページ: 123-132

    • DOI

      10.1007/978-3-642-32454-3_11

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance of SOR methods on modern vector and scalar processors2011

    • 著者名/発表者名
      T. Soga, A. Musa, K. Okabe, K. Komatsu, R. Egawa, H. Takizawa, H. Kobayashi, S. Takahashi, D. Sasaki, K. Nakahashi
    • 雑誌名

      Computers & Fluids

      巻: 45(1) ページ: 215-221

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2010.12.024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parallel Processing of the Building-Cube Method on a GPU Platform2011

    • 著者名/発表者名
      K. Komatsu, T. Soga, R. Egawa, H. Takizawa, H. Kobayashi, S. Takahashi, D. Sasaki, K. Nakahashi
    • 雑誌名

      Computers & Fluids

      巻: 45(1) ページ: 122-128

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2010.12.019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-Objective Design Optimization for a Steam Turbine Stator Blade Using LES and GA2011

    • 著者名/発表者名
      K. Shimoyama, S. Yoshimizu, S. Jeong, S. Obayashi, Y. Yokono
    • 雑誌名

      J. Compu. Science and Technology

      巻: 5(3) ページ: 134-147

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-Objective Design Exploration and its Applications2010

    • 著者名/発表者名
      S. Obayashi
    • 雑誌名

      Int. J. of Aeronautical and Space Science

      巻: 11(4) ページ: 247-265

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 構造・非構造カップリングによるヘリコプター全機周りの流体数値計算2010

    • 著者名/発表者名
      高山央貴, 佐々木大輔, 中橋和博, 田辺安忠, 齋藤茂
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会論文集

      巻: 58(681) ページ: 277-284

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高次精度補間を導入した特性インターフェイス条件によるマルチブロック計算法2009

    • 著者名/発表者名
      住隆博, 黒滝卓司, 桧山淳
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会和文論文集

      巻: 57 ページ: 196-209

    • 査読あり
  • [学会発表] The Numerical Analysis of Forward Fan Noise Shielding Effect on the Over-the-Wing Nacelle Configuration2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukushima, T. Misaka, S. Obayashi, D. Sasaki, K. Nakahashi
    • 学会等名
      52nd AIAA Aerospace Science Meeting
    • 発表場所
      National Harbor(U.S.A.)
    • 年月日
      2014-01-15
  • [学会発表] ペタフロップス計算機時代におけるCFD2013

    • 著者名/発表者名
      中 橋和博
    • 学会等名
      第45回流体力学講演会/ 航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2013
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130704-05
  • [学会発表] マルチフィジックスCFDの産業利用2013

    • 著者名/発表者名
      山 本悟
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会ワークショップ「CFDの産業利用における方向性」
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2013-09-09
    • 招待講演
  • [学会発表] Use of the Immersed Boundary Method within the Building Cube Method and its Application to Real Vehicle CAD Data2013

    • 著者名/発表者名
      K. Onishi, S. Obayashi, K. Nakahashi, M. Tsubokura
    • 学会等名
      The 21st AIAA Computational Fluid Dynamics Conference
    • 発表場所
      San Diego(U.S.A.)
    • 年月日
      2013-06-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Early Evaluation of NGV and Feasibility Study of the Next Generation Vector System Architecture for Memory Intensive Applications2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kobayashi
    • 学会等名
      NUG XXIV
    • 発表場所
      Stuttgart (Germany)
    • 年月日
      2013-06-14
    • 招待講演
  • [学会発表] CFD-CAA Coupled Computation of Fan Noise Propagation from Engine Nacelle Based on Cartesian Mesh Method2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukushima, T. Misaka, S. Obayashi, S. Jeong, D. Sasaki, K. Nakahashi
    • 学会等名
      19th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference
    • 発表場所
      Berlin (Germany)
    • 年月日
      2013-05-27
  • [学会発表] Toward Large-Scale Design Optimization Based on Building-Cube Method2013

    • 著者名/発表者名
      D. Sasaki, M. Takashi, S. Obayashi
    • 学会等名
      Int. Workshop on Uncertainty Quantification and Design Optimization
    • 発表場所
      Trieste (Italy)
    • 年月日
      2013-02-25
  • [学会発表] Aeroacoustic Simulation of JAXA Landing Gear by Building-Cube Method and Non-compact Curle's Equation2012

    • 著者名/発表者名
      A. Deguchi, D. Sasaki, K. Nakahashi, M. Murayama, K. Yamamoto, Y. Yokokawa
    • 学会等名
      AIAA 2012-0388, 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • 発表場所
      Nashville(U.S.A)
    • 年月日
      20120109-12
  • [学会発表] Code Development of Linearized Euler Equation on Block-Structured Cartesian Mesh for Complicated Geometries2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukushima, D. Sasaki, K. Nakahashi
    • 学会等名
      AIAA 2012-0832, 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • 発表場所
      Nashville(U.S.A)
    • 年月日
      20120109-12
  • [学会発表] Large-Scale Flow Simulation for Development of Engineering Product2012

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi, D. Sasaki, Y. Fukushima
    • 学会等名
      International Workshop on Software for Peta-scale Numerical Simulation
    • 発表場所
      Kyoto (Japan)
    • 年月日
      2012-12-07
    • 招待講演
  • [学会発表] Computational Grids for Aeronautical CFD : Past, Present and Future2012

    • 著者名/発表者名
      K. Nakahashi
    • 学会等名
      12th ISGG Conference on Numerical Grid Generation, MASCOT/ISGG2012
    • 発表場所
      Las Palmas de Gran Canaria (Spain)
    • 年月日
      2012-10-25
  • [学会発表] Aeronautical CFD in the Age of Petaflops-Scale Computing; From Unstructured to Cartesian Meshes2012

    • 著者名/発表者名
      K. Nakahashi
    • 学会等名
      100-Year Anniversary, Institute of Aerodynamics, RWTH Aachen Univ
    • 発表場所
      Aachen (Germany)
    • 年月日
      2012-06-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Immersed Boundary Method for Compressible Euler Equations in the Building-Cube Method2011

    • 著者名/発表者名
      K. Nakahashi
    • 学会等名
      AIAA 2011-3386, 20th AIAA Computational Fluid Dynamics Conference
    • 発表場所
      Honolulu (U.S.A)
    • 年月日
      20110627-30
  • [学会発表] A High-Resolution Method for Flow Simulations with Block-Structured Cartesian Grid Approach2011

    • 著者名/発表者名
      T. Ishida, S. Kawai, K. Nakahashi
    • 学会等名
      AIAA 2011-3380, 20th AIAA Computational Fluid Dynamics Conference
    • 発表場所
      Honolulu (U.S.A)
    • 年月日
      20110627-30
  • [学会発表] Landing Gear Aerodynamic Noise Prediction using Building-Cube Method2011

    • 著者名/発表者名
      D. Sasaki, H. Onda, A. Deguchi, R. Sakai, K. Nakahashi
    • 学会等名
      AIAA 2011-3366, 29th AIAA Applied Aerodynamics Conference
    • 発表場所
      Honolulu(U.S.A)
    • 年月日
      20110627-30
  • [学会発表] Numerical Simulation of Supercritical Water in T-Shaped Channel across Critical Point2011

    • 著者名/発表者名
      T. Furusawa, S. Yamamoto
    • 学会等名
      Proc. ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conf., I
    • 年月日
      20110000
  • [学会発表] Scalable Streaming-Array of Simple Soft-Processors for Stencil Computations with Constant Memory-Bandwidth2011

    • 著者名/発表者名
      K. Sano, Y. Hatsuda, S. Yamamoto
    • 学会等名
      Proc. 19th Annual IEEE Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines (FCCM2011) I
    • 年月日
      20110000
  • [学会発表] Near- and Far-fields Characteristics of Tandem Cylinder Flow using Delayed Detached Eddy Simulation2011

    • 著者名/発表者名
      T. Imamura, T. Hirai, S. Enomoto, K. Yamamoto
    • 学会等名
      Proc. Of Inter-noise 2011
    • 発表場所
      Osaka (JAPAN)
    • 年月日
      2011-09-05
  • [学会発表] Large-Eddy Simulation of High-Subsonic Jet flow with Microjet Injection2011

    • 著者名/発表者名
      S. Enomoto, K. Yamamoto, et.al
    • 学会等名
      AIAA-2011-2883, 17th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conf
    • 発表場所
      Portland (U.S.A)
    • 年月日
      2011-06-08
  • [学会発表] Tandem Cylinder Flow Simulations using Sixth Order Compact Scheme2011

    • 著者名/発表者名
      T. Imamura, T. Hirai, S. Enomoto, K. Yamamoto
    • 学会等名
      AIAA-2011-2943, 17th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conf
    • 発表場所
      Portland (U.S.A)
    • 年月日
      2011-06-08
  • [学会発表] Computational and Experimental Study on Noise Generation from Tire-Axle Regions of a Two-Wheel Main Landing Gear2011

    • 著者名/発表者名
      M. Murayama, Y. Yokokawa, H. Kato, H. Ura, H. Uchida, K. Yamamoto, K. Abe, L. Wu
    • 学会等名
      AIAA-2011-2821, 17th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conf
    • 発表場所
      Portland (U.S.A)
    • 年月日
      2011-06-07
  • [学会発表] Building-Cube Methodの壁境界条件について2010

    • 著者名/発表者名
      中橋和博
    • 学会等名
      第24回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20101220-22
  • [学会発表] Block-Structured Cartesian Mesh Approach for Near-Future Peta/Exa-Scale CFD2009

    • 著者名/発表者名
      K. Nakahashi
    • 学会等名
      18th International Meshing Roundtable
    • 発表場所
      Salt Lake City (U.S.A.)
    • 年月日
      2009-10-27
  • [学会発表] Progress and Expectation of CFD for Near-Future Peta-Flops Computers2009

    • 著者名/発表者名
      K.Nakahashi, S.Takahashi, T.Ishida
    • 学会等名
      Moffett Field (U.S.A.)
    • 発表場所
      Moffett Field (U.S.A.)
    • 年月日
      2009-05-05
  • [図書] Sustained Simulation Performance 20122012

    • 著者名/発表者名
      M. M. Resch, X. Wang, W. Bez, E. Focht, H. Kobayashi
    • 総ページ数
      182
    • 出版者
      Springer Berlin Heidelberg
  • [図書] High Performance Computing on Vector Systems 20112012

    • 著者名/発表者名
      M. M. Resch, X. Wang, W. Bez, E. Focht, H. Kobayashi, S. Roller, (Eds.)
    • 総ページ数
      189
    • 出版者
      Springer
  • [図書] High Performance Computing on Vector Systems 20102010

    • 著者名/発表者名
      Resch, M.M., Benkert, K., Wang, X., Bez, W., Kobayashi, H., Roller, S., (Eds.)
    • 総ページ数
      198
    • 出版者
      Springer
  • [図書] High Performance Computing on Vector Systems 20092010

    • 著者名/発表者名
      Resch, M., Roller, S., Benkert, K., Galle, M., Bez, W., Kobayashi, H., (Eds.)
    • 総ページ数
      250
    • 出版者
      Springer

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公開日: 2015-06-25   更新日: 2023-03-16  

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