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井戸村 泰宏; 小野寺 直幸; 山田 進; 山下 晋; 伊奈 拓也*; 今村 俊幸*
スーパーコンピューティングニュース, 22(5), p.18 - 29, 2020/09
多相多成分熱流動解析コードJUPITERの圧力ポアソン方程式に省通信型マルチグリッド前処理付き共役勾配(CAMGCG)法を適用し、従来のクリロフ部分空間法と計算性能と収束特性を比較した。CAMGCGソルバは問題サイズによらずロバーストな収束特性を示し、通信削減と収束特性向上を両立することから、通信削減のみを実現する省通信クリロフ部分空間法に対する優位性が高い。CAMGCGソルバを900億自由度の大規模多相流体解析に適用し、前処理付共役勾配法ソルバと処理性能を比較した。このベンチマークにおいて、反復回数は約1/800に削減され、Oakforest-PACS上で8,000ノードに至る良好な強スケーリングを維持しつつ約11.6倍の性能向上を達成した。
篠原 主勲; 奥田 洋司*; 中島 憲宏; 井田 真人
日本機械学会第18回計算力学講演会講演論文集, p.561 - 562, 2005/11
原子力配管の熱伝対の応力集中を低減する最適な形状を検討するため、随伴変数法による形状最適化システムの基盤技術を開発した。状態方程式,随伴方程式,感度方程式,ラプラス方程式からなる随伴変数法を定式化し、記憶メモリを低減,配列のアクセスを高速化するためHPCMWによるファイル渡しによるデータ入出力,1次元圧縮行列のプログラミング技術を適用し、形状最適化プログラムを開発した。3次元円柱周りの形状最適化のメカニズムを明らかにし、円柱の体積一定の制約条件下で円柱に負荷する表面力を初期形状と比較して約24%低減した。
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。
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。
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。
土肥 俊*; 松本 秀樹*; 武井 俊文*; 相川 裕史
計算工学講演会論文集, 2(1), p.109 - 112, 1997/05
並列計算機上での並列流体解析の結果を、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、可視化のための種々のパラメータをクライアント上のGUIで制御する実時間可視化システムを開発した。本システムの並列化は領域分割法に基づいており、各プロセッサは担当領域における解析計算からピクセルデータ生成までを行う。生成された部分領域でのピクセルデータは、画像合成用PEに転送され、合成用PEにおいて1フレームの画像データに合成される。この画像データがクライアントに送信され、表示されるクライアントへの画像データ送信に関しては、画像圧縮技術を導入することにより、ネットワークの負荷を軽減している。
太田 高志*; 大西 亮一*; 木村 俊哉; 郭 智宏*
計算工学講演会論文集, 2(1), p.121 - 124, 1997/05
流体と構造の連成問題は航空機の空力弾性などで重要なものであるが、異なる物理が相互作用する複雑な動的現象であるために、解析、実験共に困難な問題である。計算による解析は従って重要な課題であるが、それぞれ単独でも時間のかかる計算であり、全体のシステムでは、サイズ、時間共に非常に大きなものとなるためこれも困難であった。本講演では並列計算環境において流体及び構造の連成シミュレーションシステムを開発するのに当たり、その設計と開発の現状、問題点などを報告する。
井田 瑞穂*; 中村 秀夫; 伊東 章雄*; 加藤 義夫; 前川 洋
Eighth Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), 3, p.1276 - 1283, 1997/00
国際核融合材料照射施設(IFMIF)では、凹面壁に沿って真空中を高速で流れ自由表面を有するリチウム(Li)ジェットターゲット中で、14MeVの中性子を発生させる。ターゲットジェットは強力重陽子ビームを受けるが、ジェット内での気泡生成やジェットの自由表面での激しい蒸発を起こさないようにしなければならない。そこで、バックウォール形状やジェット平均流速に影響を受けるであろう温度分布と流れの状態を評価するために、2次元の熱流体解析を実施した。計算された温度分布により、バックウォール半径とジェット平均流速の種々の組み合わせに対し、気泡生成や激しい蒸発を避けるために十分な温度余裕が有ることを示した。境界層のジェット厚への影響も検討した。
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。
根本 俊行; 江口 則地*; 渡辺 秀雄*; 町田 昌彦*; 横川 三津夫; 藤井 実
JAERI-Data/Code 94-021, 119 Pages, 1995/01
JAERI-Data-Code-94-021.pdf:3.08MB
日本原子力研究所・情報システムセンターは、平成5年度に原子力コードのベクトル化及び高速化のための改良を行った。ベクトル化及び高速化を行ったコードはダイヤモンド型結晶の放射線照射損傷をシミュレーションする分子動力学コードDGR、3次元非定常圧縮性流体用解析コードSTREAM V3.1、セルオートマトンを用いた2次元流体シミュレーションコードCella、及び黒鉛型結晶における放射線照射損傷をシミュレーションする分子動力学コードGGRである。ベクトル化による性能向上はVP2600でのスカラー実行と比較してDGRで8.2倍、STREAM V3.1で6.8~14.8倍、Cellaで15~16倍、そしてGGRでは1.23倍を得た。本報告書は、上記コードのベクトル化手法、ベクトル化効果、計算結果の評価、及びコードの改良方法などを記したものである。
功刀 資彰; 横川 三津夫; 千葉 猛美*
JAERI-M 88-119, 80 Pages, 1988/07
最近の計算機の高速化・記憶容量の増大に伴って原研内での利用(特に、高温工学試験研究炉関係での)が急速に高まっている3次元熱流体解析コードSTREAMのベクトル化を行い、従来の同コードに比べて約20倍の高速化を達成した。本報告は、ベクトル化作業の概要と計算手法の検討を行った結果をまとめたものである。
宮崎 則幸; 秋本 敬史*
JAERI-M 82-124, 41 Pages, 1982/09
LOCA時に配管系に作用するブローダウンカを計算するためにBLOWDOWNコードを開発した。これは熱流体解析コードRELAP4/MOD6のポストプロセッサであり、RELA4/MOD6Pで得られた結果をブローダウンカに変換する。本報ではBLOWDOWNコードの概要を説明するとともに、本コードの有効性及び限界を明らかにするために、いくつかの解析例を示した。
小野 綾子
no journal, ,
「原子炉における機構論的限界熱流束評価手法」研究専門委員会では、実機における限界熱流束(Critical Heat Flux:以下、CHF)評価や基礎的な研究として行われている機構論に基づいた理論的なCHF予測モデルについてレビューを行った。実機の評価は、すでに安全評価等によって用いられている解析コードと実験相関式の組合せで行われている。一方で、機構論に基づいたCHF予測モデルが研究されてはいるが、実機の安全評価への適用は課題が多い。本報では、最新の解析技術と機構論的なCHF予測モデルを組み合わせた、汎用性が高いCHF評価手法の提案と、その手法について確立および実機適用のための課題について検討した結果について報告する。これは、今後のCHF研究において注力すべき研究課題を明確にすることを目的としている。
小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; Ali, Y.*; 山下 晋; 伊奈 拓也*; 今村 俊幸*
no journal, ,
原子炉の非定常熱流解析は、効率的な設計と安全性の観点から非常に重要である。原子力機構では、それらの解析を実施するためにJUPITERコードのPoisson方程式に対してP-CGおよびP-CBCG法のGPU実装により計算を高速化を行なっている。Poisson方程式の計算カーネルはCUDAを用いて記述し、更に最新のVoltaアーキテクチャのGPUで高い性能を実現するように最適化を行った。開発したソルバーにより、Summit(NVIDIA TESLA V100), ABCI(NVIDIA TESLA V100), Oakforest-PACS(Intel Knights Landing)で2,048GPU/CPUまで優れたスケーリングが得られると共に、Oakforest-PACSに対して、Summitで1.2
1.6倍、ABCIで1.41.7倍の性能向上が示された。
井戸村 泰宏
no journal, ,
Oakforest-PACS(OfP)はKNL, MCDRAM等の新技術によって従来のマルチコアプロセッサ環境に比べて飛躍的に高い演算性能とメモリバンド幅を実現し、現在主流となっている省電力メニーコアプロセッサに基づくエクサスケール計算機のプロトタイプとして重要な役割を果たした。本研究では、OfP上で富岳向けの大規模原子力流体解析の開発に取り組んできたが、特に、演算加速によって顕在化した通信処理のボトルネックが重要な課題となった。この課題解決に向けて、主要な計算コストを占める大規模疎行列の反復解法において、省通信クリロフ部分空間法や省通信マルチグリッド法といった省通信型行列解法を開発し、OfP全系規模の高性能CFD解析を実現した。講演では、5次元プラズマ流体解析コードGT5Dや3次元多相多成分熱流動解析コードJUPITERにおける省通信型行列解法の事例を紹介する。