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渡辺 勢也*; 河原 淳*; 青木 尊之*; 杉原 健太; 高瀬 慎介*; 森口 周二*; 橋本 博公*
Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 17(1), p.2211143_1 - 2211143_23, 2023/00
被引用回数：1 パーセンタイル：56.82(Engineering, Multidisciplinary)津波氾濫や大雨の斜面災害では、多くの浮遊物や流木、丸太などが流れに含まれる。剛体衝突による構造物の被害は、水圧による被害よりも深刻である。浮遊物体を含む自由表面流れを研究するためには、大規模計算が可能で高性能な自由表面流のシミュレーションコードの開発が必要となる。本研究ではキュムラント格子ボルツマン法と粒子ベースの剛体シミュレーションを組み合わせた単相自由表面モデルを提案する。剛体間の接触相互作用は個別要素法で計算される。解析精度の向上と計算の高速化のために8分木ベースの局所細分化格子法を導入し、自由表面や固体表面近傍には高解像度の格子を割り当てた。提案モデルの精度検証のために、八戸工業大学と神戸大学の15m水槽と70m水槽で2種類の津波実験を行った。シミュレーションの結果、漂流速度、捕捉木片数、積層角について実験と良い一致を示した。
長谷川 雄太; 青木 尊之*; 小林 宏充*; 井戸村 泰宏; 小野寺 直幸
Parallel Computing, 108, p.102851_1 - 102851_12, 2021/12
被引用回数：3 パーセンタイル：42.85(Computer Science, Theory & Methods)GPUスーパコンピュータに対して格子ボルツマン法(LBM: lattice Botltzmann method)およびforest-of-octreesに基づくブロック構造型の局所細分化格子(LMR: local mesh refinement)を用いた空力解析コードを実装し、その性能を評価した。性能評価の結果、従来の空間充填曲線(SFC; space-filling curve)に基づく領域分割アルゴリズムでは、本空力解析において袖領域通信のコストが過大となることがわかった。領域分割の改善手法として本稿では挿し木法を提案し、領域分割の局所性とトポロジーを改善し、従来のSFCに基づく手法に比べて通信コストを1/3
1/4に削減した。強スケーリング測定では、最大で1.82倍の高速化を示し、128GPUで2207MLUPS(mega-lattice update per second)の性能を達成した。弱スケーリング測定では、8128GPUで93.4%の並列化効率を示し、最大規模の128GPU計算では44.73億格子点を用いて9620MLUPSの性能を達成した。
朝比 祐一; 畑山 そら*; 下川辺 隆史*; 小野寺 直幸; 長谷川 雄太; 井戸村 泰宏
Proceedings of 2021 IEEE International Conference on Cluster Computing (IEEE Cluster 2021) (Internet), p.686 - 691, 2021/10
被引用回数：2 パーセンタイル：70.83(Computer Science, Hardware & Architecture)多重解像度の定常流を予測する畳み込みニューラルネットワークを開発した。本モデルは、最先端の画像変換モデルpix2pixHDに基づき、パッチ化された符合付き距離関数から高解像度の流れ場の予測が可能である。高解像度データをパッチ化することにより、pix2pixHDと比べてメモリ使用量を削減した。
村田 勲; 山下 清信; 丸山 創; 新藤 隆一; 藤本 望; 数土 幸夫; 中田 哲夫*
Journal of Nuclear Science and Technology, 31(1), p.62 - 72, 1994/01
被引用回数：3 パーセンタイル：35.77(Nuclear Science & Technology)本報は、高温ガス炉(HTGR)のために開発された詳細出力分布評価手法について述べたものである。本手法はベクトル化された3次元拡散コードを用いることにより径方向及び軸方向の非均質性を全炉心レベルで正確に取り扱うことができる。この評価手法を高温工学試験研究炉(HTTR)に適用することにより、炉心内のウランの濃縮度、反応度調整材、ブロック端黒鉛や制御棒案内カラムの黒鉛による径方向及び軸方向の非均管性を考慮した、燃料ピン毎の出力分布を得ることが出来るようになった。本評価手法の精度は、臨界実験装置VHTRCの実験結果により検証され、出力分布について3%以下の精度で実験結果と一致することを確認した。本手法は、HTTRの燃料最高温度評価におけるホットスポットファクターの評価に応用され、燃料最高温度が制限値(通常運転時1495
C、運転時の異常な過渡変化時1600C)を下回ることを確認した。
久語 輝彦; 中川 正幸; 土橋 敬一郎
JAERI-M 92-117, 70 Pages, 1992/08
MOX燃料、可燃性毒物等の導入によるPWR炉心及び燃料の高度化・多様化により、炉心及び集合体内非均質性が増大する。燃料棒毎の出力分布を評価するために、現行にPWR炉心の非均質詳細メッシュ2次元XY拡散炉心計算と1次元軸方向拡散炉心計算を組み合わせる方法に代わり、集合体計算と3次元粗メッシュ炉心計算を組み合わせ、燃料棒毎の出力分布の再合成を行うことが要求されている。NEANSCの「Power Distribution Within Assemblies」と題するベンチマーク問題の主要な目的は、粗メッシュ炉心計算に基づき詳細メッシュ出力分布の再合成手法の精度を検証することにある。本報告では熱中性子炉系の核計算コードSRAC及び多群モンテカルロコードGMVPによる計算解により、集合体計算手法、粗メッシュ計算手法及びスプライン関数を利用した粗メッシュ炉心計算に基づく再合成手法の計算精度について検討した。
村田 勲; 山下 清信; 丸山 創; 新藤 隆一; 藤本 望; 数土 幸夫; 中田 哲夫*
Proc. of the 1st JSME/ASME Joint Int. Conf. on Nuclear Engineering,Vol. 1, p.413 - 418, 1991/00
HTTRは原子炉出口温度が950Cと高く、燃料の健全性を確保するためにウランの濃縮度を径方向及び軸方向に適切に分配し、出力分布を調整することにより燃料温度が炉心内で均一になるようにしている。燃料最高温度は、これに加工、燃料ピン等の非均質性を考慮して評価している。径方向については、ブロック内の燃料ピンとBPロッドの配置による径方向の非均質性に起因する出口ピーキングを、そして、軸方向については、燃料ブロックのブロック端黒鉛に起因する軸方向出力スパイクを評価し、燃料最高温度の計算に使用している。本報は上記の非均質効果評価手法とその結果並びに検証結果について述べた。
小野寺 直幸; 井戸村 泰宏
no journal, ,
汚染物質の実時間解析は核セキュリティの観点からも非常に重要である。都市部は高い建物が立ち並ぶため、乱流が発達し、大規模なCFD解析が必須となる。本研究では、適合細分化格子(AMR)を用いた格子ボルツマン法による流体解析手法を構築することで、高速かつ大規模な解析手法を構築した。従来の格子ボルツマン法では高いレイノルズの乱流解析が困難であるが、本計算では最新の衝突緩和モデルであるCummulant LBMモデルを採用することで高精度な乱流解析を実施可能とした。解析コードは産業技術総合研究所の風洞実験結果を再現可能である。さらに、AMR法を適用することで、全てを均一な格子で計算するのと比較して、10%以下の格子点にて、同様の結果が再現可能であることが示された。
長谷川 雄太; 小野寺 直幸; 井戸村 泰宏
no journal, ,
局所細分化格子ボルツマン法の計算コードにおけるメモリ使用量削減および通信高速化を目的として、CUDAのUnified memoryを用いたノード内複数GPU実装を試行した。等間隔格子を用いたマイクロベンチマークテストでは、3次元拡散方程式において弱スケーリング96.4%および強スケーリング94.6%の並列化効率、ならびに、D3Q27格子ボルツマン法において弱スケーリング99.3%および強スケーリング56.5%の並列化効率を得た。局所細分化格子ボルツマン法においては、Flat MPI実装に比べてメモリ使用量を25.5%削減したが、並列化効率が9.0%と極めて低くなった。
長谷川 雄太; 青木 尊之*; 小林 宏充*; 井戸村 泰宏; 小野寺 直幸
no journal, ,
格子ボルツマン法を用いた空力解析を対象として、ブロック適合細分化格子法(AMR)を実装した。AMRにはforest-of-octreesに基づく木構造データを用い、領域分割法として空間充填曲線(SFC)を用いた。袖領域通信の削減のため、SFCに基づく領域分割に対して挿木法を提案した。これは、計算領域をいくつかの小領域に分割し、粗い構造格子的な領域分割と、細かいSFCによる領域分割に基づく階層的な領域分割を与える手法である。挿木法は、分割された領域の局所性を改善するとともに、袖領域の通信量および隣接プロセス数を削減することができる。Tesla V100 GPUスパコンで強スケーリングを測定したところ、挿木法により、従来のSFCに比べて1.82倍の高速化、および、128GPUで2207MLUPSの計算性能を達成した。
小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; 長谷川 雄太; 中山 浩成; 下川辺 隆史*; 青木 尊之*
no journal, ,
本論文では、風況デジタルツインの実現に向けた現実的な乱流境界層再現のためのデータ同化手法を提案する。本研究グループでは、格子ボルツマン法に基づく汚染物質拡散解析コードCityLBMを開発している。CityLBMは、GPUスーパーコンピュータ上において、適合細分化格子法を用いることで、数km四方の実時間アンサンブル解析が可能である。ここでは、CityLBMの境界条件として、メソスケール気象予測モデルの風況データをナッジング法を用いて同化している。本研究では、観測データに基づいてパーティクルフィルタによりナッジング係数を動的に最適化する手法を新たに提案した。この手法により、終日の風況プロファイルが観測データと一致することが確認され、大気の状態が大きく変化する終日のシミュレーションに適用することが可能となった。
松下 健太郎; 江連 俊樹; 藤崎 竜也*; 今井 康友*; 田中 正暁
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉(SFR)において、炉上部プレナム内自由液面部に生じるくぼみ渦によるカバーガス巻込み現象が、SFRの安全設計上の課題となることから、渦によるガス巻込み現象の評価手法の開発が求められている。日本原子力研究開発機構では、3次元CFD解析によって得られた流速分布から渦の存在を予測する評価手法の整備を進めており、3次元CFD解析の効率化の観点から自由液面部の解析メッシュの部分的詳細化を検討している。本研究では、詳細化適用前の解析メッシュ(初期メッシュ)作成の効率化の観点から、機械学習によって体系に発生し得る渦の半径を予測し、予測値を初期メッシュ配置の基準値とする手法を検討した。円柱壁後流渦の体系を対象に、円柱の直径や入口流速等のパラメータを変化させてCFD解析を行い、得られた渦半径等の変数を用いて教師あり学習を実施し、体系内に発生する渦半径を予測した。その結果、予測した渦半径を基準とすることで初期メッシュサイズを効率よく決定できる見通しを得た。
