• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2014 年度 実績報告書

次世代スパコンの高密度実装に向けた超大規模乱流熱伝達計算

研究課題

研究課題/領域番号 25870226
研究機関東京工業大学

研究代表者

小野寺 直幸  東京工業大学, 学術国際情報センター, 助教 (50614484)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードハイパフォーマンス・コンピューティング / GPU / 格子ボルツマン法 / ラージエディ・シミュレーション / 流体構造連成
研究実績の概要

本研究はGPUを利用した高性能な大規模流体解析手法の開発を目的とする。複雑物体を含む乱流現象を高精度に解析するためには、計算領域全体の広域的な流れと物体近傍の局所的な流れを捉えた解析が必須となる。格子ボルツマン法(LBM)は複雑物体に対して高い精度の解析が可能であると共に、単純なアルゴリズムで規則的なメモリアクセスを行うためGPUを用いた大規模計算に適している。しかし、通常のLBMでは乱流解析が不可能であり乱流モデルを適用する必要がある。本研究では、非定常解析に有効なラージエディ・シミュレーションの乱流モデルの一つであるコヒーレント構造スマゴリンスキーモデルを適用することで、高レイノルズ数の流れにおいても安定かつ高精度な解析を可能とした。
構築した解析手法に対して、GPUのカーネル関数および並列化によるノード間通信の最適化を行った結果、東工大のスパコンTSUBAME2.5において、1,024台のGPUで単精度実効性能が298TFLOPSの格子点数が129億、さらに3,968台のGPUを用いた計算では単精度実効性能が1.14PFLOPSの格子点数が499億、の極めて高性能な大規模計算に成功した。
実形状等の複雑物体境界へ対応として、物体表面を三角形の集合体として表現するSTLおよび、STLより構築した符号付き距離関数を利用した手法へと拡張した。本手法を補間bounce-back法と組み合わせることで、静止物体および移動物体を含む乱流解析を高精度に実施できることを示した。
熱の移動を伴う乱流解析および実形状の熱解析においては十分な精度検証に至らなかったが、開発した手法を推進することで実現されることが期待される。今後は解析手法の改良・検証を進めると共に、より高解像度の解析として適合細分化格子(AMR)法を導入し、GPUに適したメモリ構造およびアルゴリズムの最適化を実施する。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] High-productivity Framework on GPU-rich Supercomputers for Operational Weather Prediction Code ASUCA2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimokawabe, Takayuki Aoki, Naoyuki Onodera
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2014 ACM/IEEE conference on Supercomputing (SC'14)

      巻: 2014 Article ページ: 251-261

    • DOI

      10.1109/SC.2014.26

    • 査読あり
  • [学会発表] GPUスパコンによる格子に基づいたシミュレーションのためのGPUコンピューティング・フレームワーク2014

    • 著者名/発表者名
      下川辺隆史、青木尊之、小野寺直幸
    • 学会等名
      AXIES 大学ICT推進協議会 2014年度 年次大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-12-12 – 2014-12-12
  • [学会発表] 流入・流出を伴う気液二相が存在する容器内における気泡挙動の解析2014

    • 著者名/発表者名
      泉田康太、青木尊之、小野寺直幸、杉原健太、中島聖、本郷均、横畑 英明
    • 学会等名
      第28回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      東京 船堀タワーホール
    • 年月日
      2014-12-10 – 2014-12-10
  • [学会発表] 格子細分化を導入したD3Q27格子ボルツマン法のGPU実装2014

    • 著者名/発表者名
      長谷川雄太、青木尊之、小野寺直幸
    • 学会等名
      第28回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      東京 船堀タワーホール
    • 年月日
      2014-12-10 – 2014-12-10
  • [学会発表] ピンポン玉の乱流中での浮遊の 大規模流体構􏰀連成解析2014

    • 著者名/発表者名
      小野寺直幸、青木尊之、泉田康太
    • 学会等名
      日本機械学会 第27回計算力学講演会
    • 発表場所
      盛岡 岩手大学
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-24
  • [学会発表] High-productivity Framework on GPU-rich Supercomputers for Operational Weather Prediction Code ASUCA2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shimokawabe, Takayuki Aoki, Naoyuki Onodera
    • 学会等名
      Proceedings of the 2014 ACM/IEEE conference on Supercomputing (SC'14)
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-18
  • [学会発表] ピンポン玉の運動のスパコンによる大規模流体構造連成解析2014

    • 著者名/発表者名
      小野寺直幸、青木尊之、泉田康太
    • 学会等名
      第92期 日本機械学会流体工学部門
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2014-10-26 – 2014-10-26
  • [学会発表] 格子ボルツマン法を用いたピンポン玉の運動の大規模ラージエディ・シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      小野寺直幸、青木尊之、泉田康太
    • 学会等名
      日本流体力学会年会 2014
    • 発表場所
      仙台 東北大学
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-16
  • [学会発表] GPUを用いた大規模アプリケーションの最適化および可視化2014

    • 著者名/発表者名
      小野寺直幸、青木尊之、下川辺隆史、杉原健太、宮下達治、泉田康太
    • 学会等名
      日本原子力学会「2014年秋の大会」、計算科学技術部門企画セッション「解析結果可視化の最前線」
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-08
  • [学会発表] Large-eddy simulation of turbulent flow around a car body using lattice Boltzmann method on the TSUBAME supercomputer2014

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Onodera and Takayuki Aoki
    • 学会等名
      11th. World Congress on Computational Mechanics (WCCM XI)
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
  • [学会発表] "複数GPUを用いた格子ボルツマン法による大規模流体・構造連成解析 -卓球競技におけるピンポン玉の軌道の解析-"2014

    • 著者名/発表者名
      小野寺直幸、青木尊之、下川辺隆史、小林宏充
    • 学会等名
      学術大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点 第6回シンポジウム
    • 発表場所
      東京 品川
    • 年月日
      2014-07-10 – 2014-07-10
  • [学会発表] TSUBAMEのGPUを用いた格子ボルツマン法による大規模ラージエディ・シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      小野寺直幸
    • 学会等名
      日本機械学会 流体工学部門 格子ボルツマン法の基礎と応用に関する研究会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2014-06-27 – 2014-06-27
    • 招待講演
  • [学会発表] 複数 GPU を用いた格子ボルツマン法による卓球競技のピンポン玉のシミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      小野寺直幸,青木尊之 ,下川辺隆史
    • 学会等名
      計算工学講演会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2014-06-12 – 2014-06-12
  • [学会発表] Peta-scale large-eddy simulation using lattice Boltzmann method on the TSUBAME supercomputer2014

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Onodera and Takayuki Aoki
    • 学会等名
      KSME-JSME Joint Symposium on Computational Mechanics & CAE 2014 at JEJU
    • 発表場所
      JEJU, Koria
    • 年月日
      2014-05-01 – 2014-05-01

URL: 

公開日: 2016-06-01  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi