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Application of GPU to Multi-interfaces Advection and Reconstruction Solver (MARS)

GPUのMARSへの適用

永武 拓; 功刀 資彰*; 高瀬 和之

Nagatake, Taku; Kunugi, Tomoaki*; Takase, Kazuyuki

原子力分野において、大型計算を行うための高性能の計算機システムが必要となっている。この高性能計算機に関して、近年GPU(Graphics Processing Unit)が注目されている。GPUはコンピュータの画面描写のためのシステムであり、CPU(Central Processing Unit)の負荷を軽減する目的で開発されてきた。近年は高いクオリティーの3次元物体描画に対応するため、多数の演算ユニットと広いメモリバンドを有するようにGPUは拡張され、CPUと比較して数十倍程度と非常に高い演算能力を持つようになった。この結果、GPUを学術計算等に用いる試みが世界中でなされている。本研究では混相流解析手法の一つであるMARS(Multi-interfaces Advection and Reconstruction Solver)をGPUに適応することを目的とし研究を行った。MARSは気液界面輸送時の体積・形状保存性に優れており、現在までに種々の混相流熱流動現象に対して高い予測精度を示している。具体的には界面追跡法及びポアソンソルバーの高速化について、GPU向けのチューニングを行いCPUとのパフォーマンスを比較・検討した結果、当初予測したとおりに高速化を行える見通しを得ることができた。

In the nuclear engineering fields, a high performance computer system is necessary to perform the large scale computations. Recently, a GPU (Graphics Processing Unit) has been developed as a rendering computational system in order to reduce a CPU (Central Processing Unit) load. The GPU consists of many processing units and a wide memory bandwidth in order to achieve the high-performance computing for rendering the high quality 3D objects. Nowadays, the performance of GPU has become much higher than that of the CPU, so the attempt to make use of the GPU for the scientific computations and more broad purposes is being performed. In this study, the MARS (Multi-interfaces Advection and Reconstruction Solver) which is one of the interface volume tracking methods for multiphase flows was developed by using the GPU.

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