直接シミュレ-ションモンテカルロ法のプログラム自動作成用エキスパ-トシステム

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63550134
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 宇佐美 勝 三重大学, 工学部, 助教授 (10106974)
• キーワード: 希薄気体 / 直接シミュレ-ション / モンテカルロシミュレ-ション / ベクトル処理 / 並列処理 / ニュ-ラルネットワ-ク / 自動プログラミング

研究概要

直接シミュレ-ションモンテカルロ法エキスパ-トシステムに関連して、以下の研究成果が得られた。
ベクトル計算機のための高加速率プログラムを開発した。ベクトル化が困難とされているBird法に関し、分子移動ル-チン、分子所属セル算出ル-チン、分子番号再配列ル-チンおよび分子間衝突ル-チンのいずれにおいても、加速率を大幅に改善したプログラミング手法を開発した。
平均衝突時間に対する時間スケ-ル比が非常に大きな現象を解析するための“時間重み"の導入を行った。計算過程に「時間重み」の概念を導入し、時間スケ-ルが平均衝突時間より数桁大きい現象もDSMC法を用いて解析可能であることを示した。
計算領域自動セル分割に関するニュ-ラルネットを利用したソフトウェアを開発した。ホップフィ-ルド型ニュ-ラルネットを用いて二重セル構造によるDSMC法の空間分割を試み、いくつかの流れ場に適用して満足のいく結果を得た。
並列計算用に作製されたトランスピュ-タを用いて、DSMC法並列計算システムのソフトウェア開発を行った。計算領域の境界自動調整(トランスピュ-タの計算負荷調整)を行うことにより、加速率に関しては、2台で1.95、3台で2.85、4台で3.70の高速化を達成した。
計算領域を、直線境界と円弧境界から成るサブ空間に分割し、それぞれの領域での分子移動を、あらかじめ所有するサブル-チン群から処理プログラムを抜き出して加工結合し、それをまとめて全領域での分子移動プログラムを自動コ-ディングするソフトウェアを現在開発中である。

研究成果

• [文献書誌] 宇佐美 勝: "スリットを通る希薄気体流の表面あらさによる流量減少効果(直接シミュレ-ションモンテカルロ法のベクトル計算による高速化)" 日本機械学会論文集B編. 54. 1042-1050 (1988)
• [文献書誌] Masaru Usami: "Direct Monte Carlo Calculation on Heat Transfer through a Rarefied Gas" Research Reports of the Faculty of Engineering,Mie University. 14. 1-8 (1988)
• [文献書誌] Masaru Usami: "Monte Carlo Simulation on Mass Flow Reduction due to Roughness of a Slit Surface" A.I.A.A.,Rarefied Gas Dynamics:SpaceーRelated Studies,Progress in Astronautics and Aeronautics. 116. 283-297 (1989)
• [文献書誌] Masaru Usami: "Monte Carlo Simulation of Heat Transfer from a SpineーFin through a Rarefied Gas" Japan Society of Computational Fluid Dynamics,Numerical Methods in Fluid Dynamics. I. 487-492 (1990)
• [文献書誌] Masaru Usami: "Molecular Approach of Heat Transfer by Monte Carlo Direct Simulation" Proceeding of the 3rd ASMEーJSME Thermal Engineering Joint Conference. (1991)
• [文献書誌] Masaru Usami: "Monte Carlo Direct Simulation of Heat Transfer through a Rarefied Gas" Proceedings of the 17th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics.
• [文献書誌] 宇佐美 勝: "モンテカルロ直接シミュレ-ション法に関するいくつかの試み" 日本航空宇宙学会誌(特集:希薄気体力学). (1991)