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Wang, Z.; 松本 俊慶; Duan, G.*; 松永 拓也*
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 414, p.116168_1 - 116168_49, 2023/09
被引用回数：3 パーセンタイル：89.18(Engineering, Multidisciplinary)Recently, consistent meshfree particle methods have been intensively studied. It has been pointed out that numerical inaccuracy or instability could easily occur with incomplete or biased neighbor support. This study proposes a new meshfree particle method called the compact moving particle semi-implicit (CMPS) method to decrease the condition number. In the proposed CMPS, the first-order and second-order derivatives are discretized separately, enhancing the numerical stability significantly. By adopting a small dilation parameter of the compact support, the CMPS can remarkably improve accuracy and reduce computational costs. Formulations for zeroth-order, first-order, and second-order derivatives are derived, and various boundary conditions, e.g., Dirichlet and Neumann, are discussed. In order to better deal with complex free-surface flows using the CMPS, some new numerical techniques, i.e., optimized regularization and reconstructed particle shifting schemes, are also developed. Furthermore, the surface fitting method is extended to address the surface tension. A convergence study is conducted in complex geometry to verify the stability, accuracy, and efficiency of the CMPS. Then, second-order accuracy is confirmed using the Taylor-Green vortex problem. After that, numerical examples concerning various free-surface flows, including square patch, hydrostatic pressure, dam break, droplet oscillation, and droplet coalescence, are calculated to demonstrate the potential of the CMPS.
松本 和也*; 井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; 真弓 明恵; 山田 進
Journal of Supercomputing, 75(12), p.8115 - 8146, 2019/12
被引用回数：2 パーセンタイル：24.73(Computer Science, Hardware & Architecture)ジャイロ運動論的トロイダル5次元オイラーコードGT5Dにおける反復法線形ソルバの性能向上に向けて省通信一般化最小残差法(CA-GMRES)をCPU-GPUハイブリッドクラスタで実装した。CA-GMRESに加え、計算量を削減するために我々が提案した修正版CA-GMRES(M-CA-GMRES)の実装と評価も行った。本研究から、集団通信回数の最小化と密行列積演算による高効率演算というCA-GMRESの利点が実証された。性能評価は1ノードあたりNVIDIA Tesla P100 GPU4台を搭載したReedbush-L GPUクラスタで実施した。この結果、M-CA-GMRESによりCA-GMRES, 一般化共役残差法(GCR), GMRESに比べてそれぞれ1.09x, 1.22x, 1.50xの高速化が示された。
中田 弘太郎*; 長谷川 琢磨*; Solomon, D. K.*; 宮川 和也; 富岡 祐一*; 太田 朋子*; 松本 拓也*; 濱 克宏; 岩月 輝希; 小野 昌彦*; et al.
Applied Geochemistry, 104, p.60 - 70, 2019/05
被引用回数：9 パーセンタイル：38.79(Geochemistry & Geophysics)地下水に溶存している希ガス(He, Ne, Ar, Kr, Xe)は、地下水の起源や滞留時間、涵養温度などの推定に使われる。地下水に溶存しているガスを全て定量することが望ましいが、一方で、地下水の採取に伴う溶存ガスの脱ガスを避けることは難しい。本研究は、地下水の採取に伴う溶存希ガスの脱ガス挙動について調べ、その補正方法を提案するものである。地下施設及び深層ボーリングから地下水試料を採取し、原位置の圧力を維持した状態で採取した試料と、圧力を低下させて脱ガスさせた試料との比較を行った。その結果、溶存ガス圧が低い試料(約4.6気圧以下)については、大気圧下で脱ガスさせた場合、気液平衡が成り立つことが分かった。一方で、溶存ガス圧が高い試料(約32気圧)については、気液平衡が成り立たないことが分かった。気液平衡が成り立つ試料については、脱ガスの影響を補正することが可能であるが、気液平衡が成り立たない試料については、補正が困難であり、さらなる検討が必要である。
井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; 真弓 明恵; 山田 進; 松本 和也*; 朝比 祐一*; 今村 俊幸*
Proceedings of 8th Workshop on Latest Advances in Scalable Algorithms for Large-Scale Systems (ScalA 2017), p.7_1 - 7_8, 2017/11
ジャイロ運動論的5次元オイラーコードGT5Dに省通信一般化最小残差(CA-GMRES)法を適用し、一般化共役残差(GCR)法を用いたオリジナルコードとの性能比較をJAEA ICEX(Haswell)、Plasma Simulator(FX100)、Oakforest-PACS(KNL)において実施した。CA-GMRES法はGCR法に比べて約3.8倍の演算密度となることから、メモリとネットワークの帯域が制限された将来のエクサスケールアーキテクチャに適合する。性能評価の結果、GCR法に比べて計算カーネルは1.47
2.39倍加速され、1,280ノード処理におけるデータ縮約通信は全体コストの513%から約1%に削減された。
Ni
Al
芳賀 芳範; 松田 達磨; 池田 修悟; Galatanu, A.; 松本 拓也*; 杉本 豊成*; 多田 俊治*; 野口 悟*; 大貫 惇睦
Physica B; Condensed Matter, 359-361, p.1006 - 1008, 2005/04
被引用回数：2 パーセンタイル：11.66(Physics, Condensed Matter)新しいウラン化合物UNiAlを発見し、単結晶育成に成功した。斜方晶の結晶構造を有し、ウランは結晶学的に2つのサイトを占める。磁化の異方性から、そのうち一つのサイトのウランだけが反強磁性秩序を起こし、もう一つのウランは低温まで常磁性状態にあると考えられる。
鈴木 喜雄; 松本 伸子*; 山岸 信寛*; 荒川 拓也*; 倉石 英明*
JAERI-Data/Code 2004-013, 163 Pages, 2005/02
JAERI-Data-Code-2004-013.pdf:33.81MB
日本原子力研究所計算科学技術推進センターでは、e-Japan重点計画の一つであるITBL(Information-Technology Based Laboratory)計画を推進している。ITBL計画の目的は、大学や研究機関に分散された計算機・プログラム・データ等の知的資源を共有し、研究者間の共同研究を支援するための仮想研究環境の構築である。AVS/ITBLは、このITBL環境において効率的に可視化が行えることを目指して開発している可視化ツールである。本可視化ツールは、ITBL基盤ソフトウェア上のツールとして実装しており、AVS/Expressと連携して動作する。AVS/ITBLの主な機能として、ITBL環境において遠隔地にある計算データを直接的に可視化可能なAVSクライアントによる可視化機能,Webブラウザで可視化画像を表示可能なWebクライアントによる可視化機能,複数の利用者が協調して可視化を行うことが可能な可視化コラボレーション機能、及びシコマンドラインからの実行によりバッチ的に可視化を行うことが可能なバッチ可視化機能がある。本書では、ITBL計画におけるアプリケーションの一つである数値環境システムでのこれら機能の利用手引について記述しており、操作概要について詳細に記述を行っている。
西内 満美子; 小倉 浩一; 谷本 壮*; Pirozhkov, A. S.; 榊 泰直; 福田 祐仁; 金崎 真聡; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; 匂坂 明人*; et al.
no journal, ,
原子力機構関西光科学研究所における薄膜ターゲットを用いた陽子線加速の現状を報告する。われわれは、医療応用を目指して陽子線加速実験を行っており、平成23年度、高強度短パルス高コントラストJ-KARENレーザーシステムを200TW, 40fs, 7J, 10
コントラストのモードでAl 0.8
mのターゲット上に集光し、40MeVの陽子線を得た。その際の集光強度は2
10
Wcm
と、世界でも稀有な高強度場が達成されていた。実際計測された電子温度16MeVからもその状況が確認されている。本講演ではその加速メカニズムについて紹介する。さらに、さらなる高エネルギー陽子線加速を目指した薄膜を用いた今後の実験計画についても紹介する。
西内 満美子; 榊 泰直; 匂坂 明人; 前田 祥太; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 福田 祐仁; 松川 兼也*; et al.
no journal, ,
レーザー駆動型のイオン線は、その類稀な特徴より医療応用をはじめとして多くの応用の分野から着目を浴びている。その中の一つとして、既存の加速器へのインジェクターがある。重イオンを高エネルギーまで加速する加速器の小型化には、できるだけ電荷質量比(Q/M)が高く、高電流密度を持つイオン源が必要不可欠となる。一方、原子力機構関西研においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENを用いてレーザー駆動イオン加速研究を行っている。レーザー自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することが可能である。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能となる。本講演では、薄膜と超高強度短パルス高コントラストレーザーとの相互作用によって、高エネルギーイオンの加速に成功したことについて報告する。
前田 祥太; 西内 満美子; 榊 泰直; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 福田 祐仁; 松川 兼也*; et al.
no journal, ,
原子力機構では、超高強度超短パルスレーザーと薄膜を相互作用させて高エネルギーイオン発生の研究を行っている。装置の巨大化を抑えつつ発生イオンを高エネルギー化するためには、照射条件を最適化しなければならない。最適化するパラメータの決定には、イオンと同時に発生する電子や中性子、X線の情報から、プラズマ中の物理現象を知る必要がある。そこで本研究では、レーザープラズマ相互作用で発生した電子の温度を精度よく測るために、1-200MeVのブロードバンドなスペクトル検出器を開発した。検出器は、永久磁石と蛍光板およびCCDカメラで構成される。本発表では、まず、兵庫県立粒子線医療センターにて行った4・9・12・15MeVの準単色電子を用いての蛍光板発光特性の調査結果を報告する。次に、粒子輸送モンテカルロ計算コード「PHITS」を用いた計算機上での模擬実験により、データ解析手法を検証したので報告する。
松本 和也; 朝比 祐一*; 伊奈 拓也; 井戸村 泰宏
no journal, ,
核融合プラズマ流体解析コードGT5Dの主要計算カーネルをGPUクラスタにおいて実装し、性能評価を行った結果を述べる。本研究ではコード内で性能ボトルネックとなっている反復法行列ソルバに対してGPU上でのチューニングを行い、実測性能とルーフラインモデルにより算出した達成可能な実効性能との比較をする。また、複数GPUを使用するためにGPU間直接通信技術を用いた実装についても述べる。
松本 和也*; 井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; 真弓 明恵; 山田 進
no journal, ,
省通信クリロフ法はメニーコアプロセッサやアクセラレータに基づくスーパーコンピュータにおける通信処理のボトルネックに対する有望な解決策となっている。本研究ではGPUクラスタHA-PACSに省通信GMRES法を実装し、原子力流体コードの非対称行列ソルバに関して性能評価を実施した。評価結果から、省通信GMRES法はGMRES法やGCR法といった従来のクリロフ法に比べて大幅に高速であることが示された。
井戸村 泰宏; 伊奈 拓也*; 真弓 明恵; 山田 進; 松本 和也*; 朝比 祐一*; 今村 俊幸*
no journal, ,
本研究ではオリジナルの省通信一般化最小残差(CA-GMRES)法と同じ省通信特性を維持しつつ計算量とメモリーアクセスを30%削減する修正CA-GMRES法を提案する。より高い演算密度、かつ、より少ない通信量と計算量という演算特性はメモリ帯域幅と通信帯域幅が制限される将来のエクサスケール計算機に対して有望な特徴である。修正CA-GMRES法をジャイロ運動論的トロイダル5次元オイラーコードGT5Dの陰解法ソルバにおける大規模非対称行列に適用し、Oakforest-PACS(KNL)において性能評価を行った。数値実験結果から、一般化共役残差法と比べて、演算カーネルは1.5倍高速化され、1,280ノード利用時のデータ縮約通信コストは全体コストの12.5%から1%に削減されることが示された。
