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格子ボルツマン法によるリアルタイム物質拡散シミュレーション手法の開発

Real time plume dispersion simulation of lattice Boltzmann method

小野寺 直幸   

Onodera, Naoyuki

日本原子力研究開発機構では、数10km以上の広域の拡散予測システムとして、緊急時環境線量情報予測システム(SPEEDI)が開発されているが、これらに加えて数km以下の局地拡散予測システムの開発が進められている。本研究ではGPUに適している格子ボルツマン法(LBM)に基づく汚染物質の拡散解析手法を構築することで、次世代の汚染物質の拡散予測手法を構築する。高解像度の実時間解析に向けて、適合細分化格子(AMR)法を適用する事で、人が生活する数mからメソスケール解析を実施する数kmまでの解像度の変化に対応した、マルチスケール解析の実現を目指す。本報告では、AMR法を適用した格子ボルツマン法の実効性能および風洞実験等に対する収束性を確認し、リアルタイム物質拡散シミュレーションの実現の目処がたてられた。

The SPEEDI and its world version (WSPEEDI) were developed to predict the off-site diffusion behavior of radioactive substances covering wide areas at ~100km scale based on a mesoscale metrological model. In this work, we apply two new ingredients, GPUs and an adaptive mesh refinement (AMR) method to the lattice Boltzmann method (LBM). In this report, we confirmed the good scalability on the GPU-rich supercomputer, and our code can reproduce the wind tunnel experiment. We conclude that the present LBM is one of most promising approaches to realize a real-time simulation.

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