格子ボルツマン法とＧＰＧＰＵを応用した高解像度局所海洋流動モデルの開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24656536
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 船舶海洋工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 胡 長洪 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (20274532)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 海洋CCS / 環境評価技術 / 格子ボルツマン法 / GPGPU

研究概要

海洋CCSに関わる要素環境評価技術である局所海洋流動モデルの開発を目的として、格子ボルツマン法（LBM)とGPU計算の応用に関する研究を行った。高レイノルズ数流れの数値計算を安定化するために、LES乱流モデルを導入した。物質拡散の計算について、高レイノルズ数・高ペクレ数の問題に対してHybrid LBM/FVM法を開発して計算精度を高めた。数値計算の大規模化・高速度化のために計算コードのGPU実装を行った。開発されたGPUベースのLBMモデルを使って、CO2貯留池からの溶解と拡散、海底下地中貯留地から漏れたCO2液滴の上昇挙動に対する数値シミュレーションを行い、有望な結果が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Numerical Simulation of a Rising CO2 Droplet in the Initial Accelerating Stage by a Multiphase Lattice Boltzmann Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Fei Jiang, Changhong Hu
  • 雑誌名: Applied Ocean Research 巻: V.45 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.apor.2013.06.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rise and Dissolution Modeling of CO2 Droplet in the Ocean (2013)
  • 著者名/発表者名: Changhong Hu, Makoto Sueyoshi, Fei Jiang, Kiminori Shitashima,Tetsuo Yanagi
  • 雑誌名: Journal of Novel Carbon Resource Sciences 巻: Vol. 7 ページ: 12-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] 格子ボルツマン法による海洋中CO2液滴挙動の数値シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 蔣飛、胡長洪
  • 雑誌名: 日本機械学会第25回計算力学講演会論文集 ページ: 674-675
• [雑誌論文] Development of a Hybrid LBM/FVM Approach for Numerical Simulation of CO2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Fei Jiang、Changhong Hu
  • 雑誌名: 日本船舶海洋工学会講演論文集 巻: 第14号 ページ: 371-372
• [学会発表] 格子ボルツマン法による海洋中CO2液滴挙動の数値シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 蔣飛、胡長洪
  • 学会等名: 日本機械学会第25回計算力学講演会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-10-08
• [学会発表] Development of a Hybrid LBM/FVM Approach for Numerical Simulation of CO2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Fei Jiang、Changhong Hu
  • 学会等名: 日本船舶海洋工学会講演会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-05-18