大規模ブラソフシミュレーションによる宇宙プラズマのスケール間結合の研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23740367
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 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: 伊藤 陽介 名古屋大学, 工学研究科, 修士課程 ; 深沢 圭一郎 九州大学, 情報基盤研究開発センター, 助教 ; 成行 泰裕 富山大学, 人間発達科学部, 准教授
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: プラズマ科学 / 計算機シミュレーション / 計算科学 / 第一原理 / 地球惑星科学 / ハイパフォーマンスコンピューティング

研究概要

ポストペタフロップスコンピュータ用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、10,000コア以上のスカラ型超並列計算機に向けた並列化を行った。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、世界で初めて磁化天体のグローバルブラソフシミュレーションに成功するとともに、速度シア層におけるケルビン-ヘルムホルツ不安定性において、流体スケールの境界層渦構造の発展が、粒子スケールのイオンジャイロ運動に大きく影響を受ける結果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of ion cyclotron motion on the structure of wakes: A Vlasov simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: Vol.64 ページ: 231-236
• [雑誌論文] A non-oscillatory and conservative semi- Lagrangian scheme with fourth-degree polynomial interpolation for solving the Vlasov equation (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., Y. Nariyuki, and D. Kariya
  • 雑誌名: Computer Physics Communications 巻: Vol.183 ページ: 1094-1100
• [雑誌論文] A scalable full electromagnetic Vlasov solver for cross-scale coupling in space plasma (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., K. Fukazawa, Y. Nariyuki, and T. Ogino
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science 巻: Vol.40 ページ: 1421-1428
• [雑誌論文] Performance measurement of magnetohydrodynamic code for space plasma on the typical scalar type supercomputer systems with the large number of cores (2012)
  • 著者名/発表者名: Fukazawa, K., and T. Umeda
  • 雑誌名: International Journal of High Performance Computing Applications 巻: Vol.26 ページ: 310-318
• [雑誌論文] Vlasov simulation of electrostatic solitary structures in multi- component plasmas (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., M. Ashour-Abdalla, J. S. Pickett, and M. L. Goldstein
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: Vol.117, A05223 ページ: 7
• [雑誌論文] Simulation of collisionless plasma with the Vlasov method (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T
  • 雑誌名: Proceedings of JSST 巻: 2012 ページ: 258-261
• [雑誌論文] Global Vlasov simulation on magnetospheres of astronomical objects
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., Y. Ito, and K. Fukazawa
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: (in press)
• [学会発表] Vlasov simulation of the interaction between the solar wind and a dielectric body with magnetic anomaly (2012)
  • 著者名/発表者名: Ito, Y., T. Umeda, and T. Ogino
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) 2012 Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2012-12-03
• [学会発表] ブラソフコードによる様々な超並列スーパーコンピュータの性能評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梅田 隆行, 深沢 圭一郎
  • 学会等名: 第132回地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2012-10-23
• [学会発表] 太陽風と弱磁場天体との相互作用に関するグローバルブラソフシミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 陽介, 梅田 隆行, 荻野 竜樹
  • 学会等名: 第132回地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2012-10-22
• [学会発表] Global Vlasov simulation on magnetospheres of astronomical objects (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., Y. Ito, and K. Fukazawa
  • 学会等名: Conference on Computational Physics (CCP) 2012
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2012-10-15
• [学会発表] 超並列ブラソフコードによる宇宙プラズマの第一原理シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 梅田 隆行, 伊藤 陽介, 深沢 圭一郎
  • 学会等名: 第136回ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会
  • 発表場所: 沖縄産業振興センター
  • 年月日: 2012-10-03
• [学会発表] Simulation of collisionless plasma with the Vlasov method (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T
  • 学会等名: nternational Conference on Simulation Technology (JSST2012)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2012-09-27
• [学会発表] Performance measurement of parallel Vlasov code for space plasma on various scalar-type supercomputer systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., and K. Fukazawa
  • 学会等名: 12th International Conference on Algorithms and Architectures for Parallel Processing (ICA3PP)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] Reformation at perpendicular collisionless shocks (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., Y. Kidani, S. Matsukiyo, and R. Yamazaki
  • 学会等名: 7th International Conference on Numerical Modeling of Space Plasma Flows
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2012-06-28
• [学会発表] 太陽風と局所的磁場を持つ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 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 陽介, 梅田 隆行, 荻野 竜樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] 太陽風と局所的磁場を持つ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 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 陽介, 梅田 隆行, 荻野 瀧樹
  • 学会等名: 日本天文学会2012 年春季年会
  • 発表場所: 龍谷大学
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] Vlasov simulation of the interaction between the solar wind and a dielectric body with magnetic anomaly (2011)
  • 著者名/発表者名: to, Y., T. Umeda, and T. Ogino
  • 学会等名: American Geophysical Union (AGU) 2011 Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2011-12-05
• [学会発表] Study of the moon-solar wind interaction with parallel kinetic plasma simulations, International Conference (2011)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., Y. Ito, Y. Kidani, and K. Fukazawa
  • 学会等名: for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis 2011 (SC11)
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Vlasov simulation of the interaction between the solar wind and a dielectric body with magnetic anomaly (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 陽介, 梅田 隆行, 荻野 竜樹
  • 学会等名: 第130回地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] Recent Advancement in Vlasov code simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T
  • 学会等名: 10th International School for Space Simulations (ISSS-10)
  • 発表場所: Banff, Canada
  • 年月日: 2011-07-29
• [学会発表] Vlasov simulation of the interaction between the solar wind and a dielectric body with magnetic anomaly (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito, Y., T. Umeda, and T. Ogino
  • 学会等名: 10th International School for Space Simulations (ISSS-10)
  • 発表場所: Banff, Canada
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] Vlasov simulation on the interaction between the solar wind and a dielectric body (2011)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., and Y. Ito
  • 学会等名: 25th International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2011-07-06
• [学会発表] 太陽風と局所的磁場を持つ誘電物体との相互作用に関する2次元ブラソフシミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 陽介, 梅田 隆行, 荻野 竜樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] ブラソフコードによる様々なスーパーコンピュータの性能評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 梅田 隆行, 深沢 圭一郎, 成行 泰裕, 荻野竜樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2011-05-24
• [図書] Simulation of collisionless plasma with the Vlasov method (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T
  • 総ページ数: 315-332
  • 出版者: Nova Science-New York
• [図書] Performance measurement of parallel Vlasov code for space plasma on various scalar-type supercomputer systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Umeda, T., and K. Fukazawa
  • 総ページ数: 233-240
  • 出版者: Algorithms and Architectures for Parallel Processing, Lecture Notes in Computer Science
• [備考]
  • URL: http://center.stelab.nagoya-u.ac.jp/member/umeda/vlasov/index.html