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論文

Acceleration of plume dispersion simulation using locally mesh-refined lattice Boltzmann method

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。

口頭

格子ボルツマン法によるリアルタイム物質拡散シミュレーション手法の開発

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。

口頭

Communication reduced multi-time-step algorithm for the AMR-based lattice Boltzmann method on GPU-rich supercomputers

小野寺 直幸; 井戸村 泰宏; Yussuf, A.*; 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。

口頭

格子ボルツマン法による都市街区を対象とした物質拡散シミュレーション

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。

口頭

観測データを適用した局所細分化格子ボルツマン法によるトレーサー拡散解析

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。

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