2018 Fiscal Year Annual Research Report
Advancement of HPC Applications for Manufacturing Technology to Exascale
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26220002
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
青木 尊之 東京工業大学, 学術国際情報センター, 教授 (00184036)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森口 周二 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (20447527)
下川辺 隆史 東京大学, 情報基盤センター, 准教授 (40636049)
高木 知弘 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (50294260)
滝沢 研二 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60415809)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | ものづくり系アプリケーション / 格子ボルツマン法 / 自転車競技の空力解析 / 弱圧縮性流体計算 / 気液二相流解析 / AMR / GPU |
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| Outline of Annual Research Achievements |
① AMR法を適用した複雑形状物体を含んだ非圧縮性単相流体（乱流LES）シミュレーション：格子ボルツマン法による自転車競技を想定した流れの大規模なLES空力解析を行った。8人の集団走行における縦列配置とひし形配置の隊列位置における各自転車の空力抵抗を評価し、協議戦略に役立つ知見が得られた。また、72人の集団に対して22.3億格子を用いTSUBAME3.0の192個のGPUで計算し、中央部は先頭の5%の空力抵抗しか受けないことが明らかになった。
②マルチ・フェーズフィールド(MPF)法による動的領域分割：MPF法による粒成長をAMR格子を用いる並列計算の領域分割に適用した。分割領域が凸形状になるため、空間充填曲線を用いる方法より領域間通信を最大で30%低減することが明らかになった。
③AMR法による気液二相流シミュレーション：弱圧縮性流体計算に等温過程を導入することにより、これまでの特性線に基づいた手法よりも計算効率を向上させることができた。スッタッガード格子点配置になるが、Octreeベース細分化によるAMRをGPU実装することができた。
④流体－構造連成問題：瓦礫や木材などが自由界面を浮遊する流れに対し、流体計算にはCumulant型格子ボルツマン法を導入し、DEMで記述する浮遊物体との流体－構造連成問題の大規模計算を実行した。神戸大学の60m水槽実験との良好な一致を得た。
⑤Phase Field法による凝固と粒成長のシミュレーション：2元合金一方向凝固過程における多結晶競合成長のメカニズムを解明した。大規模Phase Field計算によって得られた柱状デンドライト構造に対し、格子ボルツマン法で液相流動を与えることでデンドライト樹間液相の透過率を高精度に予測した。また、MPF法の大規模計算結果を用いることで3次元粒成長挙動とその2次元断面の挙動の相関関係を示した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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