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報告書

地球シミュレータ用可視化システム利用手引書

村松 一弘; 齋 和憲*

JAERI-Data/Code 2002-017, 101 Pages, 2002/08

JAERI-Data-Code-2002-017.pdf:5.65MB

地球シミュレータ用の可視化システムを開発した。地球シミュレータ上でのシミュレーションと同時にクライアントにおいてその結果を視覚化することができ、計算を行っている最中に、その計算及び可視化の為のパラメータを変更することも可能である。グラフィカルユーザインターフェースはJava appletで構築されており、そのためウェブブラウザさえあればよく、OSに非依存である。本システムはサーバ機能,ポストプロセッシング機能,クライアント機能で構成されている。本稿ではサーバ機能及びポストプロセッシング機能の使い方を中心に報告する。

論文

緊急時放射能放出源推定システムの広域分散計算環境への実装とその実時間可視化

村松 一弘; 今村 俊幸; 北端 秀行; 金子 勇; 武宮 博*; 長谷川 幸弘*; 山岸 信寛*; 平山 俊雄

計算工学講演会論文集, 6(1), p.241 - 244, 2001/05

インターネットなどのネットワークで接続された複数の計算機資源を高性能な仮想並列計算機とみなし、この広域分散計算機環境上で大規模な科学技術計算を実行しようという試みが考えられる。いわゆるメタコンピューティング実験である。筆者らはこの考えにもとづき、広域分散計算環境上に緊急時放射能放出源推定システムを実装して、その計算結果で実時間で可視化し、ユーザのPC上で表示するシステムを開発した。これにより、ユーザは放射能漏れ事故における放射能放出源計算の評価及び推定が短時間で可能になり、本システムの開発はリスク・マネージメントに対する貢献が大きいと考えられる。本論文では、このシステムの構成及びアメリカで開催されたSC2000における実験について報告する。

論文

ワールドワイドメタコンピューティングの試みについて

今村 俊幸; 村松 一弘; 北端 秀行*; 金子 勇*; 山岸 信寛*; 長谷川 幸弘*; 武宮 博*; 平山 俊雄

情報処理学会研究報告2001-ARC-142, p.49 - 54, 2001/03

世界各国の計算機資源のみならずさまざまなネットワーク上の装置を有機的に結合し、一つの仮想計算機システムを構築する試みとしてメタコンピューティングが提案されている。原研では、これまで開発したSTA基本システムを利用してローカルエリアネットワーク内での実験を行ってきたが、さる11月に開催されたSC2000において、世界4ヶ国のスパコンを結合して世界規模での実験の試みに成功した。本実験では放射線情報推定システムを用いて世界4機関の並列計算機を利用し最大計510CPUの計算を行うことができた。また、計算と同時に放射線源の拡散過程の実時間可視化を行うことも成功した。本報告では、実験に使用した要素技術並びに実験の結果について報告する。

論文

Development of unstructured mesh generator on parallel computers

村松 一弘; 島田 昭男*; 村上 弘幸*; 東田 明宏*; 若月 滋人*

Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 10 Pages, 2000/09

並列計算機を利用して、構造解析などで広く利用されている有限要素法向けの非構造格子で、大規模かつ高速に生成するシステムを開発した。一般に、非構造格子生成では、三次元空間における解析対象領域内部での節点発生や、節点から四面体要素を生成するのに最も計算時間を要する。そこで本システムでは、バケット法に基づいて形状内部の領域内に高速に節点を発生させる。次に、発生させた節点からデローニ法により四面体要素を生成する。この節点発生及び要素生成は、領域分割に基づいた並列処理により、高速に処理することができる。実際にHITACHI SR2201の64PEを用いて、正三角形に円柱状の穴が三つ空いた形状に対して、240万節点、1400万要素の大規模な非構造格子を高速に生成できる。またシェル構造、リンク、トンマーの複雑な形状に対して、質の良い格子を生成できることが確認されている。

論文

Parallel real-time visualization system for large-scale simulation; Application to WSPEEDI

村松 一弘; 大谷 孝之; 北端 秀行; 松本 秀樹*; 武井 利文*; 土肥 俊*

Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 10 Pages, 2000/09

並列計算機上で動作する、大規模シミュレーションのための実時間可視化システムを開発してきた。本システムは、PATRASに名付けられ、構造格子にも非構造格子にも適用することができる。それゆえ、流体解析や有限要素法を用いた構造解析の実時間可視化が可能である。ここで実時間可視化とは、計算の実行途中でその計算結果を可視化するトラッキングと、計算の途中で解析や可視化のためのパラメータを変更するステアリングを意味する。またGUIはJavaアプレットで構築されているため、インターネット環境下での利用が可能である。本システムの適用事例として、緊急時における放射能放出源推定システムWSPEEDIへの適用が取り上げられる。

論文

大規模非定常数値シミュレーションのためのリアルタイム可視化システム; NEC SX-4上での並列ベクトル処理性能

武井 利文*; 松本 秀樹*; 村松 一弘; 土肥 俊*

可視化情報学会誌, 20(suppl.1), p.115 - 118, 2000/07

リアルタイム可視化システムRVSLIB(Real-time Visual Simulation LIBrary)を開発してきた。本システムは、大規模非定常数値シミュレーションに対するリアルタイム可視化と大規模蓄積データに対するポストプロセッシング用に開発されている。このシステムでは、ほとんどの可視化処理を計算サーバ上で実行し、生成した画像を圧縮し、ネットワークを通して端末へ転送する。これによって、計算サーバから端末に計算結果を転送する場合に比較し、データ転送量を大幅に削減し、インターネットを含む広域のネットワーク分散環境での可視化を可能にしている。一方、可視化処理が計算サーバのCPUリソースを消費するため、その高速化が必要である。本論文ではシステムの概要とともに可視化処理性能を示し、大規模非定常数値シミュレーション結果の可視化にとって計算サーバ上での可視化処理方式が実用的な手段であることを示す。

論文

高並列可視化処理時におけるZバッファ画像合成処理

金子 勇; 村松 一弘

計算工学講演会論文集, p.349 - 352, 2000/05

多数のプロセッサを用いて画像レンダリングを行う手法の場合、各プロセッサのレンダリング結果を最終的に一つの画像に合成する処理を行う必要があり、これは、Zバッファを用いた画像合成手法で処理が行われる。しかし、数十プロセッサを超える規模でこのZバッファ画像合成処理を行うと、処理の低速化並びに各プロセッサでのローカルメモリ不足という問題が発生する。そこで、本報告では、Zバッファ画像合成処理を演算子と考え、これがReduceオペレータという特殊な演算子であることを用いた並列化手法、並びに背景情報の削除によるバッファ圧縮という、この問題に対する二つの解決法を新たに提案する。また実際に、並列計算機Paragonで評価を行った結果を示し、これらの手法の有効性を検証する。

論文

並列計算機上での非構造格子生成システムの開発

村松 一弘; 島田 昭男*; 村上 弘幸*; 東田 明宏*; 若月 滋人*

計算工学講演会論文集, p.353 - 356, 2000/05

並列計算機を利用して、構造解析などで広く利用されている有限要素法向けの非構造格子を、大規模かつ高速に生成するシステムを開発した。一般に、非構造格子生成では、三次元空間における解析対象領域内部での節点発生や、節点から四面体要素を生成するのに最も計算時間を要する。そこで本システムでは、バケット法に基づいて形状内部の領域内に高速に節点を発生させる。次に、発生させた節点からデローニ分割法により四面体要素を生成する。また、このバケット法は、領域分割に基づいた並列化を容易ならしめており、これにより、節点発生及び要素生成は、領域分割による並列実行が可能となり、高速に処理することができる。実際にHITACHI SR2201の64PEを用いて、正三角柱に円柱状の穴が三つ空いた形状に対して、240万節点、1400万要素の大規模な非構造格子を4時間弱で生成できることが確認されている。

報告書

実時間可視化システムのためのボリュームレンダリング・モジュールの開発

大谷 孝之; 村松 一弘

JAERI-Data/Code 2000-021, p.26 - 0, 2000/03

JAERI-Data-Code-2000-021.pdf:1.55MB

ボリュームレンダリングは、3次元の解析空間における物理量の分布について物理量の境界面のみならず内部の情報構造も透かして観ることのできる可視化手法である。そのため科学技術計算における計算結果データの解析等の際には非常に有用な可視化機能であるが、反面、ほかの可視化に比べて計算時間が膨大になるという短所をもつ。本報告では、並列計算機上での流体解析のための実時間可視化システムの機能の一つとして開発したボリュームレンダリングモジュールについて記述する。このモジュールは構造格子を用いて計算された結果を直接可視化できる。また、発見的な手法を用いることでレンダリングの一部を高速化している。さらに、並列処理によるボリュームレンダリングの高速化についても考察する。

報告書

高並列可視化処理時におけるZバッファ画像合成処理

金子 勇; 村松 一弘

JAERI-Data/Code 2000-020, p.16 - 0, 2000/03

JAERI-Data-Code-2000-020.pdf:0.88MB

多数のプロセッサを有する高並列計算機上においては、領域分割による数値計算手法が用いられる。ここで、解析規模の増大してきている現状では、これらの解析結果の可視化を計算本体と同時に各プロセッサで同時に行う手法が現実的なものとなりつつある。特に、リアルタイムに計算結果を可視化するという、実時間可視化を行う際には、この手法は必須のものである。そして、このような多数のプロセッサを用いて画像レンダリングを行う手法の場合、各プロセッサのレンダリング結果を最終的に一つの画像に合成する処理を行う必要があり、これは、Zバッファを用いた画像合成手法で処理が行われる。しかし、数十プロセッサを超える規模でそのZバッファ画像合成手法を行うと、処理の低速化並びに各プロセッサでのローカルメモリ不足という問題が発生する。そこで本報告では、Zバッファ画像合成処理を演算子と考え、これがReduceオペレータという特殊な演算子であることを用いた並列化手法、並びに背景情報の削除によるバッファ圧縮という、この問題に対する二つの解決法を新たに提案する。また実際に、並列計算機Paragonで評価を行った結果を示し、これらの手法の有効性を検証する。

論文

並列計算機を利用した実時間可視化システム

村松 一弘; 松本 秀樹*; 武井 利文*; 土肥 俊*

情報処理学会第58回 (平成11年前期)全国大会講演論文集, p.1_405 - 1_406, 1999/00

並列計算機サーバ上での流体解析の結果を、ネットワークで接続されたクライアント上で解析と同時に可視化するとともに、解析及び可視化のための種々のパラメータをクライアントのGUI(Graphical User Interface)で制御する実時間可視化システムを開発した。本システムでは、並列計算機上で流体解析から画像データ生成までの過程を並列処理することにより高速化するとともに、サーバからクライアントへの画像データ転送に画像圧縮技術を用いることにより、ネットワークの負荷を軽減している。またクライアント側はOS非依存の実現方式として、Javaアプレットを利用している。これによりWebブラウザさえインストールされていれば、実時間可視化が可能になっている。なおポスター講演では、会場のパソコンと当センターの複合並列計算機をネットワークで接続して、並列流体解析コードを利用したデモンストレーションを行う。

報告書

並列計算機上での流体解析のための実時間可視化システムの開発

村松 一弘; 大谷 孝之; 松本 秀樹*; 武井 利文*; 土肥 俊*

JAERI-Data/Code 98-014, 35 Pages, 1998/03

JAERI-Data-Code-98-014.pdf:1.83MB

並列計算機サーバ上での流体解析の結果を、ネットワークで接続されたクライアント上で解析と同時に可視化するとともに、解析及び可視化のための種々のパラメータをクライアントのGUI(Graphical User Interface)で制御する実時間可視化システムを開発した。本システムでは、並列計算機上で流体解析から画像データ生成までの過程を並列処理することにより高速化するとともに、サーバからクライアントへの画像データ転送に画像圧縮技術を用いることにより、ネットワークの負荷を軽減している。可視化処理の並列化は、Owner Computational Ruleに基づいている。またクライアント側はOS非依存の実現方式として、Javaアプレットを利用している。これによりWebブラウザさえインストールされていれば実時間可視化が可能になっている。

論文

分散メモリ型並列計算機上での流体解析のための実時間可視化システム; 酸性雨予測計算コードSTEM2への適用

村松 一弘; 北端 秀行*; 松本 秀樹*; 武井 利文*; 土肥 俊*

第8回NEC・HPC研究会論文集, p.45 - 51, 1998/00

並列計算サーバ上での流体解析の結果を、ネットワークで接続されたクライアント上で解析と同時に可視化するとともに、解析及び可視化のための種々のパラメータをクライアントのGUI(Graphical User Interface)で制御する実時間可視化システムを開発した。本システムでは、並列計算機上で流体解析から画像データ生成までの過程を並列処理することにより高速化するとともに、サーバからクライアントへの画像データ転送に画像圧縮技術を用いることにより、ネットワークの負荷を軽減している。またクライアント側はOS非依存の実現方式として、Javaアプレットを利用している。これにより、Webブラウザされていれば実時間可視化が可能になっている。なお講演では、会場のパソコンと当センターのSX-4をネットワークで接続して、酸性雨予想計算コードSTEM2を利用したデモンストレーションを行う。

論文

並列計算機上での構造格子生成システムの開発

村松 一弘; 村上 弘幸*; 東田 明宏*; 柳澤 一郎*

計算工学講演会論文集, 2(1), p.113 - 116, 1997/05

大規模な計算格子を効率よく生成できる並列計算機対応の汎用構造格子生成システムを開発した。本システムは、繁雑な格子生成がGUIにより視覚的かつ効率的に行うことができる。GUIはMotifベースで開発しているため、任意のUNIX-WSで動作可能である。格子としては、デカルト・円筒座標、及びBFC座標を扱うことができる。BFC座標では、代数的補間法と偏微分方程式法による内部格子生成が選択でき、格子のスムージングが可能である。偏微分方程式法の計算部分は、一般に負荷が大きいため並列計算機に配置し、分散処理を行うことが可能である。また出力される格子データは、解析コードが並列計算機で動作する際の負荷分散のための領域分割に対応している。

報告書

並列計算機上での構造格子生成システム

村松 一弘; 村上 弘幸*; 東田 明宏*; 柳沢 一郎*

JAERI-Data/Code 97-005, 42 Pages, 1997/03

JAERI-Data-Code-97-005.pdf:1.51MB

大規模な計算格子を効率よく生成できる並列計算機対応の汎用構造格子生成システムを開発した。本システムは、座標系としてデカルト座標系、円筒座標系、BFC(Boundary-Fitted Curvilinear)座標系を扱うことができる。さらにBFC格子では、トポロジーとしてL型、O型、L型とO型の任意の組み合わせで構成されるマルチブロックに対応するとともに、代数的補間法、偏微分方程式法による内部格子点生成が選択でき、格子のスムージングが可能である。偏微分方程式法の計算部分は、一般に負荷が大きいため並列計算機に配置し、分散処理を行うことができる。このため、大規模な計算格子でも短時間での生成が可能である。また出力される格子データは、解析コードが並列計算機で動作する際の負荷分散のための領域分割に対応している。

論文

並列マシンCenju-3上での流体解析のための実時間可視化システム

村松 一弘; 武井 利文*; 松本 秀樹*; 土肥 俊*

情報処理学会研究報告, 96(50), p.27 - 32, 1996/05

大規模流体解析と同時に解析結果を可視化する、実時間可視化システムを開発した。本システムはUNIXベースのネットワーク分散環境に対応しており、計算サーバとしての分散メモリ型並列マシンCenju-3と、XおよびMotifが装備されているクライアント・ワークステーション(WS)で動作する。並列計算サーバ上で、流体解析とイメージデータ生成までの処理を行い、解析結果の可視化表示と可視化のための諸パラメータの制御をクライアントで実行する。またJPEGのような画像圧縮技術を実装することにより、サーバからクライアントへの転送データの削減で図っている。これにより、バンド幅の狭いネットワークでもサーバからクライアントへのデータ転送がネックにならない。

口頭

ファイバーレーザー照射微細貴金属粉溶接による鉄鋼材表面内部残留ひずみ分布測定

菖蒲 敬久; 岡澤 和洋; 村松 壽晴; 高瀬 和之; 月森 和之; 峰原 英介

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速増殖炉の実用化段階では、現行軽水炉と同等以上の保守・補修性の確保が電気事業者より求められている。特にNaと水とのバウンダリを形成する蒸気発生器の伝熱管については、従来の端栓措置に加え、プラント寿命中の健全性を担保することが可能な補修技術の確立が不可欠となる。そこで、本研究では、3次元微細加工が可能なファイバーレーザー照射による微細貴金属粉溶接技術を、実用化段階におけるNa冷却高速増殖炉に対する保守・補修技術として標準化することを目的として、鉄鋼材表面にレーザー溶融した試験片表面内部の残留ひずみ測定を実施した。その結果、レーザー溶融条件(レーザー操作方向,繰り返し数,操作速度)により内在する残留ひずみの量及び範囲に違いはあるが、表面では溶融部に引張、母材に圧縮ひずみが、内部では溶融部との境に強い引張ひずみが発生していることを明らかにした。

口頭

Internal distribution of residual stresses in fiber laser welded materials using a minute metal powder

菖蒲 敬久; 岡澤 和洋; 村松 壽晴; 高瀬 和之; 月森 和之; 峰原 英介*

no journal, , 

ナトリウム冷却高速増殖炉の実用化段階では、現行軽水炉と同等以上の保守・補修性の確保が求められている。特にNaと水とのバウンダリを形成する蒸気発生器の伝熱管については、プラント寿命中の健全性を確保する補修技術の確立が不可欠となる。その保守・補修技術として、われわれは3次元微細加工が可能なファイバーレーザー照射による微細貴金属粉溶接技術の標準化を目指している。そこで、本研究では本技術により材料中に内在する残留応力評価を行う。現在、S50Cに対してさまざまな条件で溶接した試験片を作成した。今後、表面の残留応力は実験室系X線で、内部残留応力分布はSPring-8の高エネルギー放射光X線でそれぞれ測定する予定である。

口頭

ファイバーレーザーによる原子炉構造物の溶接補修技術の高度化,4; 放射光X線による残留応力測定試験

菖蒲 敬久; 岡澤 和洋; 月森 和之; 高瀬 和之; 村松 壽晴

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速増殖炉の実用化段階では、現行軽水炉と同等以上の保守・補修性の確保が電気事業者より求められている。特にNaと水とのバウンダリを形成する蒸気発生器の伝熱管については、従来の端栓措置に加え、プラント寿命中の健全性を担保することが可能な補修技術の確立が不可欠となる。そこで、本研究では、3次元微細加工が可能なファイバーレーザー照射による微細貴金属粉溶接技術を、実用化段階におけるNa冷却高速増殖炉に対する保守・補修技術として標準化することを目的として、鉄鋼材表面にレーザー溶融した試験片表面内部の残留ひずみ測定を実施した。その結果、レーザー溶融条件(レーザー操作方向,繰り返し数,操作速度)により内在する残留ひずみの量及び範囲に違いはあるが、表面では溶融部に引張、母材に圧縮ひずみが、内部では溶融部との境に強い引張ひずみが発生していることを明らかにした。

口頭

Stress/strain distributions in fiber laser welded materials using a minute metal powder

菖蒲 敬久; 岡澤 和洋; 村松 壽晴; 高瀬 和之; 月森 和之

no journal, , 

As sodium-cooled fast breeder reactors have reached a commercial use stage, a securing maintenance and repair superior to that of present water-cooled reactors is requested. We are aiming at the standardization of fiber laser welding technology using minuteness metal powder that allows three-dimensional micro-process. In the present study, the internal distribution of residual stresses/strains induced in welded materials by the present technology is evaluated methodologically. The specimens welded under various laser conditions were made from S50C. We show that the surface distribution of residual stresses of almost all specimens were tensile stress in weld and non-stress in body irrespective of the laser scanning direction or the laser scanning speed. On the other hand, we find that the internal distribution of residual strains of specimens were tensile stress beneath the welding and compression strain under the tensile strain area.

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