次世代スーパーコンピュータに向けたブラソフシミュレーション手法の研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21740352
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 梅田 隆行 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教 (40432215)
• 研究協力者: 深沢 圭一郎 九州大学, 理学研究院・日本学術振興会, 特別研究員 ; 松本 洋介 名古屋大学, 太陽地球環境研究所・日本学術振興会, 特別研究員 ; 栂野 健太郎 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 修士課程 ; 津村 全 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 修士課程
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: 宇宙プラズマ / プラズマ計算機実験

研究概要

次々世代宇宙プラズマシミュレーション技術である第一原理ブラソフコードの研究開発を行った。超多次元保存則である無衝突ボルツマン(ブラソフ)方程式を高精度かつ安定に解き進めることかできる数値解法を開発した。スカラ型超並列計算機に向けた並列化を行い、1,000以上のコアを用いた場合でも80%を超える並列計算効率を得ることに成功した。また宇宙プラズマ中の様々なマルチスケール現象に対して適用を行い、流体スケールと粒子スケール間の結合を示唆する結果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of ion cyclotron motion on the structure of wakes : A Vlasov simulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space in press
• [雑誌論文] Quasilinear theory and simulation of Buneman instability (2011)
  • 著者名/発表者名: Pavan, J., P.H.Yoon, T.Umeda
  • 雑誌名: Physics of Plasmas Vol.18, No.4 ページ: 042307
• [雑誌論文] Nonlinear evolution of parallel propagating Alfven waves : Vlasov-MHD simulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Nariyuki, Y., T.Umeda, T.Kumashiro, T.Hada
  • 雑誌名: Planetary and Space Science Vol.59, No.8 ページ: 767-771
• [雑誌論文] Self-consistent kinetic numerical simulation model for ring current particles in the Earth's inner magnetosphere (2011)
  • 著者名/発表者名: Amano, T., K.Seki, Y.Miyoshi, T.Umeda, Y.Matsumoto, Y.Ebihara, S.Saito
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research Vol.116, No.A2 ページ: A02216
• [雑誌論文] Vlasov simulation on the interaction between solar wind and a dielectric body (2011)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., T.Kimura, K.Togano, K.Fukazawa, Y.Matsumoto, T.Miyoshi, N.Terada, T.K.M.Nakamura, T.Ogino
  • 雑誌名: Physics of Plasmas Vol.18, No.1 ページ: 012908
• [雑誌論文] Modeling nonlinear development of Buneman instability with linear dispersion theory (2011)
  • 著者名/発表者名: Jain, N., T.Umeda, P.H.Yoon
  • 雑誌名: Plasma Physics and Controlled Fusion Vol.53, No.2 ページ: 025010
• [雑誌論文] Nonlinear turbulence theory and simulation of Buneman instability (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoon, P.H., T.Umeda
  • 雑誌名: Physics of Plasmas Vol.17, No.11 ページ: 112317
• [雑誌論文] Performance measurement of magnetohydro-dynamic code for space plasma on the various scalar type supercomputer systems (2010)
  • 著者名/発表者名: Fukazawa, K., T.Umeda, T.Miyoshi, N.Terada, Y.Matsumoto, T.Ogino
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science Vol.38, No.9 ページ: 2254-2259
• [雑誌論文] On the nonlinearity of the Langmuir turbulence excited by a weak electron beam-plasma interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Nariyuki, Y., T.Umeda
  • 雑誌名: Physics of Plasmas Vol.17, No.5 ページ: 054506
• [雑誌論文] Full electromagnetic Vlasov code simulation of the Kelvin-Helmholtz instability (2010)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., J.Miwa, Y.Matsumoto, T.K.M.Nakamura, K.Togano, K.Fukazawa, I.Shinohara
  • 雑誌名: Physics of Plasmas Vol.17, No.5 ページ: 052311
• [雑誌論文] Structures of diffusion regions in collisionless magnetic reconnection (2010)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., K.Togano, T.Ogino
  • 雑誌名: Physics of Plasmas Vol.17, No.5 ページ: 052103
• [学会発表] 無衝突プラズマの超並列ブラソフシミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 梅田隆行, 深沢圭一郎, 成行泰裕
  • 学会等名: 2011年ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム
  • 発表場所: 産業技術総合研究所
  • 年月日: 2011-01-18
• [学会発表] 無衝突プラズマの超並列ブラソフシミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 梅田隆行
  • 学会等名: 次世代スーパーコンピューティング・シンポジウム2010
  • 発表場所: ニチイ学館
  • 年月日: 2011-01-17
• [学会発表] Vlasov simulation of electrostatic solitary structures in four-component plasmas (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Umeda, M.Ashour-Abdalla, J.S.Pickett, M.L.Goldstein
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) 2010 Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] Highly scalable full electromagnetic Vlasov solver for cross-scale coupling in space plasma (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Umeda, K.Fukazawa, Y.Nariyuki, Y.Matsumoto, T.K.M.Nakamura
  • 学会等名: International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC)
  • 発表場所: New Orleans, USA.
  • 年月日: 2010-11-16
• [学会発表] ウェイク形成に対するイオンジャイロ運動の効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅田隆行
  • 学会等名: 第128回地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 沖縄県市町村自治会館
  • 年月日: 2010-11-03
• [学会発表] Effect of ion cyclotron motion on the structure of wakes (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Umeda
  • 学会等名: 5th Alfven Conference on Plasma Interaction with Non-magnetized Planets/Moons and its Influence on Planetary Evolution
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-10-08
• [学会発表] Vlasov code simulation of cross-scale coupling in space plasmas (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Umeda, Y.Matsumoto, T.K.M.Nakamura, K.Fukazawa, T.Ogino
  • 学会等名: 5th International Conference on Numerical Modeling of Space Plasma Flows
  • 発表場所: San Diego, USA.
  • 年月日: 2010-06-15
• [学会発表] 次世代ブラソフコードによるジオスペースシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅田隆行, 深沢圭一郎, 栂野健太郎, 松本洋介
  • 学会等名: 2010年ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム
  • 発表場所: 工学院大学
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] Two-dimensional Vlasov code simulation of magnetic reconnection (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Togano, T. Umeda, T. Ogino
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) 2009 Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2009-12-15
• [学会発表] Vlasov simulation on the interaction between solar wind and a dielectric body (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Umeda, T.Kimura, K.Fukazawa, Y.Matsumoto, T.Miyoshi, N.Terada, T.K.M.Nakamura, T.Ogino
  • 学会等名: 21st International Conference on Numerical Simulation of Plasmas
  • 発表場所: Lisbon, Portugal.
  • 年月日: 2009-10-06
• [学会発表] 太陽風と誘電物体との相互作用に関するブラソフシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅田隆行
  • 学会等名: 第126回地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2009-09-28
• [学会発表] 磁気リコネクションの2次元ブラソフシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 栂野健太郎, 梅田隆行, 荻野竜樹
  • 学会等名: 第126回地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2009-09-28
• [学会発表] New Vlasov simulation techniques for multi-scale dynamics of magnetosphere (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Umeda
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 6th Annual General meeting
  • 発表場所: Suntec City, Singapore.
  • 年月日: 2009-08-13
• [学会発表] Recent advancement on Vlasov code simulations (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Umeda
  • 学会等名: 9th International School for Space Simulations (ISSS-9)
  • 発表場所: Saint-Quentin-en-Yvelines, France.
  • 年月日: 2009-07-07
• [学会発表] Two-dimensional Vlasov code simulation of magnetic reconnection (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Togano, T. Umeda, T. Ogino
  • 学会等名: 9th International School for Space Simulations (ISSS-9)
  • 発表場所: Saint-Quentin-en-Yvelines, France.
  • 年月日: 2009-07-07
• [学会発表] ブラソフコードの現状と展望 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅田隆行, 深沢圭一郎, 松本洋介, 栂野健太郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2009-05-21
• [学会発表] 磁気リコネクションの2次元ブラソフシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 栂野健太郎, 梅田隆行, 荻野竜樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2009-05-21
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://center.stelab.nagoya-u.ac.jp/member/umeda/vlasov/index.html