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小野寺 直幸; 井戸村 泰宏
Proceedings of 26th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-26) (Internet), 7 Pages, 2018/07
放射性物質の拡散計算は、核セキュリティの観点から非常に重要である。近年、低消費電力および演算性能の高さよりGPUによる科学技術計算が注目されている。本研究では、GPUを用いた格子ボルツマン法による計算コード手法を構築することで、高精度かつ高速な風況解析手法を構築した。東京工業大学のスーパーコンピュータTSUBAMEによる弱スケーリングの性能測定を行った結果、4から144台のGPUに対して良いスケーリングが得られるとともに、CPUとの比較ではノードあたり30倍程度の性能を達成した。産業技術総合研究所の風洞実験に対する検証計算では、AMR法を適用することで全てを細かい格子で計算するのと比較して10%程度の格子点数で解析が可能となるとともに、実験による観測と良く一致している結果が得られた。
小野寺 直幸
no journal, ,
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。
小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; 河村 拓馬; 中山 浩成; 下川辺 隆史*; 青木 尊之*
no journal, ,
放射性物質の拡散予測シミュレーションは社会的関心が非常に高く、迅速性および正確性が求められている。人が生活する路地や建物等を含んだ高解像度の実時間解析を実施するためには、計算機性能を最大限に引き出すことが可能な解析手法の開発が必須となる。本課題では、GPUスパコンに適した格子ボルツマン法(LBM)に対して、ナッジング法に基づくデータ同化手法および植生キャノピーモデルを導入することで、都市街区に対する汚染物質の拡散解析の精度が向上することを確認した。
小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; Ali, Y.*; 下川辺 隆史*
no journal, ,
本発表ではポスト京用に開発した通信削減マルチタイムステップ法をGPUスーパーコンピュータに適用し、性能測定を行った。この手法はテンポラルブロッキング法に基づいた手法であり、ボトルネックとなる通信部分を他の計算に置き換えることで、通信削減が可能となる。本アルゴリズムを適用した風況解析コードCityLBMを用いて、TSUBAMEおよびReedbushにて性能測定を行なった結果、弱スケーリングで64%に通信量が削減された。本アルゴリズムの適用で、都市部の2km四方の領域に対して、5m/s程度の風速の実時間風況予測が可能であることが確認されると共に、今後のエクサスケールのスーパーコンピュータに対して非常に有効であることが示された。
小野寺 直幸
no journal, ,
放射性物質の拡散予測シミュレーションは社会的関心が非常に高く、迅速性および正確性が求められている。人が生活する路地や建物等を含んだ高解像度の実時間解析を実施するためには、計算機性能を最大限に引き出すことが可能な解析手法の開発が必須となる。本課題では、GPUスパコンに適した格子ボルツマン法(LBM)に対して、ナッジング法に基づくデータ同化手法を導入することで、都市街区に対する汚染物質の拡散解析を実施した。
小野寺 直幸; 長谷川 雄太; 朝比 祐一; 井戸村 泰宏; 下川辺 隆史*; 青木 尊之*
no journal, ,
放射性物質の拡散解析をリアルタイムに行うことは、核セキュリティの観点から非常に重要である。そのような課題に対して、我々の研究グループでは格子ボルツマン法に対して、ブロック型適合細分化格子法を適用した拡散解析コードCityLBMを開発した。CityLBMは、36台のNVIDIA V100を利用することで、2m解像度4km四方のリアルタイム解析が可能である。本発表では、このコードを東京大学のスーパーコンピュータWisteria/BDEC-01の最新のAmpereアーキテクチャに最適化し、その実行性能を示す。
下畑 和希*; 青木 尊之*; Sitompul, Y.; 渡辺 勢也*
no journal, ,
近年、集中豪雨などの異常気象により土砂災害の発生件数は増加傾向である。中でも、土石が河川の水と混合して斜面を流れる土石流は、構造物に甚大な損傷を与える可能性があり、岩石などの浮遊物を伴うと被害は増加する。土石流の被害を抑える手段として、通常時には土砂を下流に流し続け、土石流発生時に障害物をせき止める役割を持つ透過型砂防堰堤が注目されている。格子ボルツマン法(LBM)は、自由表面流れをシミュレーションするのに適しており、数値流体力学における重要な代替手法となっている。LBMはアルゴリズムが単純であるため、大規模な並列計算に適していること、複雑な形状の実装が容易であることなどが利点として挙げられる。また、高レイノルズ数の自由表面流れを処理するためにキュムラントLBMが利用される。直行格子で計算する場合、計算領域全体を必要な解像度の格子で分割するが、実際の流体現象において領域全体に高解像が要求されることは少ない。より大規模な計算を実現するためには、計算コストとメモリ使用量を削減する必要がある。したがって、高い計算精度が必要な領域に高解像度の格子を割り当て、その他の領域には低解像度の格子を割り当てるAMR法をLBMに適用する。本研究では、非ニュートン性流体の特性を持つ泥流と透過型砂防堰堤のシミュレーションを行い、透過型砂防堰堤の透過有効性を検証した。
長谷川 雄太
no journal, ,
本研究では複雑形状物体周りの空力解析、ならびに都市域の局所風況解析を大規模LES計算で実現するため、適合細分化格子法を導入した格子ボルツマン法の複数GPU計算の実装を行ってきた。本発表では、開発コードの実装において行ってきた単一GPU計算の高速化、MPI実装における通信の最適化、最新のGPU環境におけるノード内複数GPU計算に特化した並列実装法といった、複数GPU計算に関わる種々の最適化手法について発表する。