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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：7 パーセンタイル：72.05(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; 今村 俊幸*; 伊奈 拓也; 小野寺 直幸; 朝比 祐一; 井戸村 泰宏
Proceedings of 13th Workshop on Latest Advances in Scalable Algorithms for Large-Scale Heterogeneous Systems (ScalAH22) (Internet), p.10 - 17, 2022/00
格子ボルツマン法(LBM)に基づく数値流体力学シミュレーションおよび局所アンサンブル変換カルマンフィルタ(LETKF)によるアンサンブルデータ同化をNVIDIA A100 GPU搭載スパコンに対して実装し、および最適化した。LBMとLETKFの協働のため、データ転置通信を実装し、LETKFのデータ依存性に基づいて計算,ファイルI/O、および通信のオーバーラップにより通信を最適化した。2次元等方乱流,アンサンブル数
,格子点数
の条件において、通信を最適化した実装は、LETKFを並列化しない単純な実装に対して3.85倍の高速化を達成した。LETKFの主要な計算カーネルは
の実対称密行列の固有値分解であり、その計算のため、バッチ形式固有値分解ソルバEigenGを新たに開発した。EigenGによるバッチ形式固有値分解は、既存ライブラリであるcuSolverに対して64倍の高速化を達成した。
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：6 パーセンタイル：47.10(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。
石川 裕卓*; 甲斐 哲也; 佐藤 博隆*; 加美山 隆*
Journal of Nuclear Science and Technology, 56(2), p.221 - 227, 2019/02
被引用回数：4 パーセンタイル：35.14(Nuclear Science & Technology)We simultaneously measured neutron spectra and the temperature of a polyethylene moderator at the Hokkaido University Neutron Source (HUNS) driven by a compact electron accelerator to observe the effect of any temperature change on the reliability of spectroscopic transmission measurement. The ratio of the neutron effective temperature and the moderator temperature was constant in HUNS case, although both increased by 4-5 K within one hour after the start of accelerator-operation. This indicated that the neutron effective temperature was well estimated by the moderator temperature. The effect of the temperature change can be easily avoided by excluding data collection before the moderator warms up. These results suggested that the monitoring of moderator temperature is recommended in such neutron sources with a thermal neutron moderator to guarantee reliability of spectroscopic transmission measurement without sacrifices of cost, simplicity and maintainability.
海老原 健一
JAERI-Research 2005-004, 121 Pages, 2005/03
JAERI-Research-2005-004.pdf:19.79MB
本報告書は、まず、格子ガス法及び格子ボルツマン法の二相流体モデルの二相流シミュレーションへの適用妥当性及び有用性を検討した。その結果に基づき、格子ボルツマン法の二相流体モデルであるHCZモデルを、基本的かつ重要な二相流流動様式の1つである水平層状二相流のシミュレーションへ適用した。その結果、HCZモデルの界面は、Kelvin-Helmholtz不安定性を満足することが確認された。またTaitelとDuklerの理論的流動様式線図(T-D線図)の界面成長に関する曲線が再現された。さらに、幅が狭い流路では、流れの三次元性の影響が顕著となり、T-D線図が与える以上の低密度相のみかけ流速が界面成長に必要であることが明らかとなった。次に、より複雑な界面現象を伴う液滴発生のシミュレーションを行い、Ishii-Grolmesの実験相関式を、実験データの分布範囲において、再現できることがわかった。
海老原 健一; 渡辺 正
Proceedings of 2004 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition (IMECE '04) (CD-ROM), 9 Pages, 2004/11
本論文は、水平矩形断面流路中における成層波状二相流の界面成長の数値シミュレーションについて記述する。界面波の成長への流路幅の影響を、異なる流路幅に対するシミュレーションを行うことによって評価した。本論文で採用した数値解析モデルは、自発的な界面現象をシミュレーションすることができる、格子ボルツマン法の一成分二相流体モデルである。シミュレーションでは、波の成長を観察し、その波の成長と流動状態を特徴づける無次元数との関係を、TaitelとDuklerによって提案された流動様式線図と比較した。流路幅が広い場合には、計算結果の関係がTaitel-Duklerの流動様式線図とほぼ一致することが確認された。流路幅が狭くなると、界面が成長のために、より多くの低密度相の質量流量が必要になり、流動様式線図の関係からのずれが生ずることが示された。
海老原 健一
筑波大学大学院システム情報工学研究科博士学位論文, 134 Pages, 2004/09
本論文では、格子法の気液モデルの有用性を検討し、さらに格子ボルツマン法気液モデル(HCZモデル)を、格子ボルツマン法の適用例が見られていない水平層状二相流の三次元シミュレーションへ適用した。その結果、以下のことが明らかになった。(1)HCZモデルによってシミュレーションされる二相界面が、Kelvin-Helmholtz不安定性理論を、二次元及び三次元の場合について満足することがわかった。(2)矩形断面流路中の界面成長シミュレーションにおいて、界面成長と流動状態の関係が、理論的考察によって得られるTaitelとDuklerの流動様式線図を再現できることがわかった。(3)流路幅が異なる場合の界面成長シミュレーションによって、流路幅が狭くなった時、流れの三次元性の影響が顕著となり、界面成長に必要な低密度相の流量が、理論的流動様式線図から得られる値より大きくなることが明らかとなった。(4)界面成長より複雑な界面現象を示す液滴発生シミュレーションにおいて、液滴発生とその時の流動状態の関係が、IshiiとGrolmesによって提案された実験相関式を、ほぼ再現できることがわかった。
海老原 健一; 渡辺 正
ながれ, 23(4), p.253 - 261, 2004/08
一成分二相格子ボルツマン法を水平層状二相流における液滴発生のシミュレーションに適用した。幾つかの流動状態において、液滴が界面上からちぎれる様子が観察された。また同時に、各々の場合において、流動状態を特徴付ける無次元数を測定した。シミュレーションに対する計算格子の長さや幅の影響を調べた後、液滴発生と測定された無次元数との関係を、IshiiとGrolmesによって実験結果に基づいて提案された相関式と比較した。その結果、シミュレーション結果は、実験データと相関式と差の範囲において、相関式を再現していることがわかった。
海老原 健一; 渡辺 正
日本機械学会論文集,B, 70(694), p.1393 - 1399, 2004/06
一成分二相格子ボルツマン法によって、その幅が高さより狭い矩形断面流路内における水平層状二相流のシミュレーションを行った。3種類の異なる流路幅の場合について、二相間の界面成長を測定した。さらに二相流動を特徴付ける無次元数を測定し、それらと界面成長との関係とTaitelとDuklerによって提案された流動様式線図とを比較した。流路幅が狭くなるに従い、シミュレーションにより得られた界面の成長・非成長の境界が大きくなることがわかった。
Abdallah, J. Jr.*; Csanak, G.*; 福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; 山川 考一; Faenov, A. Y.*; Magunov, A. I.*; et al.
Physical Review A, 68(6), p.063201_1 - 063201_8, 2003/12
被引用回数：53 パーセンタイル：86.70(Optics)極短パルス・高強度レーザー照射によって発生した非平衡プラズマから発生するX線スペクトルのシミュレーションを行うため、時間依存ボルツマン方程式と詳細な原子衝突放射方程式を連立して解いた。シミュレーション結果は、最近日本で測定された極短パルス・高強度レーザー照射アルゴンクラスターから発生したF-likeからHe-likeのアルゴンイオンの高分解スペクトルをよく再現した。
渡辺 正; 海老原 健一
Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 10 Pages, 2000/09
原子力分野における基本的な混相流現象の一つとして、気泡二相流の数値シミュレーションを、二成分二相格子ボルツマン法により行った。3次元の定常な流れ場を形成するために、入口及び出口境界条件の設定方法を提案した。二相流の体積率は相間の界面積について、空間分布と時間変化を測定し、安定な気泡二相流の流れ場が得られることを確認した。また、入口体積率を変化させることにより、流動様式が気泡流からスラグ流へ変化することが示された。
内海 隆行*
Computational Fluid Dynamics Journal, 8(1), p.135 - 141, 1999/04
流体方程式などの双曲型偏微分方程式に対する汎用数値解析技法として矢部等によりCIP(Cubic Interpolated Propagation)法が提案され、われわれはそのラグランジュ表現の微分代数的CIP(Differential Algebraic CIP)法を開発してきた。超強光電場でのプラズマの励起過程や緩和過程に伴う非線形現象が支配的な非局所熱平衡状態での光量子-物質相互作用に置いて速度分布関数の運動を記述するBoltzmann方程式も双曲型偏微分方程式である。このため、CIP法やDA-CIP法は微視的現象を記述するBoltzmann方程式などを解く手法として直接的に適用できると考えられる。本発表では、DA-CIP法により、Bhatnagar-Gross-Krook衝突項及び近似的なクーロン衝突モデルであるFokker-Planck衝突項を含むプラズマ・シミュレーションにおいて高精度数値解が得られることを示す。また、超強光電場における相対論的プラズマ・シミュレーションにおいて電子が相対論的速度に加速される様子を位相空間の電子分布関数で可視化して示す。
鈴木 惣一朗*; 横川 三津夫; 蕪木 英雄
計算工学講演会論文集, 1(1), p.101 - 104, 1996/05
Lattice Boltzmann法を用いた2次元流体シミュレーションコードをベクトル並列計算機富士通VPP500およびスカラ並列計算機Intel Paragon XP/S上で開発した。ベクトル並列で95.1%(1152
1152グリッド、16プロセッサ)、スカラ並列で88.6%(800800グリッド、100プロセッサ)の高並列化効率が得られた。ベクトル並列計算で、プロセッサあたりの計算領域をメモリの上限にとりプロセッサ数に比例して全計算領域を増加させた場合、プロセッサ数を数百台に増加しても計算時間は数パーセントしか増加しないことがパフォーマンスモデルを用いた予測から分かった。
鈴木 惣一朗*; 蕪木 英雄; 横川 三津夫
JAERI-Data/Code 96-013, 25 Pages, 1996/03
JAERI-Data-Code-96-013.pdf:1.04MB
Lattice-Boltzmann法を用いた2次元流体シミュレーションコードをベクトル並列計算機(富士通VPP500)、およびスカラ並列計算機(Intel Paragon XP/S)上で開発した。ベクトル並列で95.1%(1152
グリッド、16プロセッサ)、スカラ並列で88.6%(800グリッド、100プロセッサ)の高い並列化効率が得られた。同数プロセッサの計算速度はベクトル並列がスカラ並列の100倍あり、パフォーマンスモデルを用いた予測では、この値が100プロセッサまで保たれる。ベクトル並列計算では、プロセッサあたりの計算領域をメモリの上限にとりプロセッサ数に比例して全計算領域を増加させた場合、プロセッサ数を100台に増加しても計算時間は数パーセントしか増えないことが分かった。
村松 壽晴
PNC TN9410 94-111, 42 Pages, 1994/04
サーマルストライピング現象を評価する場合には、時間的に不規則に変動する流体から構造への非定常熱伝達係数を定義する必要がある。しかしながら、このような時間的に不規則に変動する熱輸送挙動を解析的に取り扱うためには、流体中での温度ゆらぎ挙動の時系列評価に直接シミュレーションコードが必要であったように、構造材との相互作用を考慮した流体-構造系を対象とした微視的かつ直接的なアプローチが必要になる。本研究では、分子運動論でのボルツマン方程式をモンテカルロ直接法により解く汎用コードTHEMIS(TIME-DEPENDENT HEAT TRANSFER EVALUATION BY MONTE CARLO DIRECT SIMULATION) を開発して2次元ダクト流れ問題を用いた基本的検証を行い、以下の結果を得た。(1)Kn数を連続流の条件である0.0002とした場合の分子流速分布は、NAVIER-STOKES 方程式による結果と良好な一致を示す。(2)1500個の計算セルを用いた計算において、ベクトル化による加速率(VP-2600) として約12倍が得られた。今後は、温度の異なる流体系での適用性、複雑形状下での適用性などについて検討を進めると共に、実験データを用いた詳細な検証作業を行う予定である。
佐藤 和義; 秋場 真人; 荒木 政則; 鈴木 哲; 横山 堅二; I.Smid*; A.Cardella*; R.Duwe*; E.D.Pietro*
JAERI-M 93-058, 22 Pages, 1993/03
原研では、ITERの実現を目指すうえで最重要課題の一つであるダイバータ板の開発を現在精力的に進めている。本報では、日欧協力の一環として行ったNETモノブロック型ダイバータ模擬試験体の原研のJEBISにおける加熱試験結果及び熱解析結果を報告する。試験は、最大熱負荷23MW/mまでのスクリーニング試験と定常熱負荷18MW/mの熱サイクル試験を行った。スクリーニング試験の結果、アーマタイル表面には昇華による損耗が認められたが、き裂等の損傷はなかった。また熱サイクル試験の結果、照射後のアーマタイル表面にき裂等の損傷は認められなかった。しかし、サイクル数が600回を越えたあたりで模擬試験体の冷却時定数が漸増する現象が認められた。これは、模擬試験体接合面に欠陥等が発生した可能性があると判断される。
渡辺 健二*; 横川 三津夫; 山本 浩康; 蕪木 英雄
JAERI-M 90-192, 32 Pages, 1990/11
本報告書は、直接シミュレーション・モンテカルロ法(DSMC法)による希薄流れ解析コードの高速化について述べる。一般に、DSMC法を用いたコードはベクトル化が困難であると言われている。ここでは、DSMC法を用いて希薄気体から連続体に近い流れのベクトル計算機での高速シミュレーションを目的として、ベクトル化のための数値処理法を検討し、コードの最適化を図った。この結果、フリージェット流の解析において、FACOM VP-100でのベクトル化コードのベクトル・モードでの処理時間は、オリジナルコードのスカラ・モードでの処理時間に対し、1/25以上に短縮された。
田中 三雄; 深谷 清; 深井 勝麿; 白石 健介
ASTM Special Technical Publication 725, p.247 - 268, 1981/00
粉末冶金法で製造した純モリブデン、アーク溶解法で製造したTZM、電子ビーム溶解した純モリブデンおよびモリブデン-0.56w/oニオブ合金をJRR-2およびJMTRを用いて800
Cから1000Cの温度範囲で110
n/cmから110n/cmまで中性子照射した。商用のモリブデンおよびTZMでは照射量が510n/cmを超えると著しい脆化を示し、照射後1000Cで1時間の熱処理を施しても照射脆化は回復しない。これに対して、電子ビーム溶解したモリブデン-ニオブ合金は110n/cmの照射でも3%程度の伸びを示すほか、照射後1000Cで1時間熱処理を行うと照射による延性の低下は照射前の状態に回復する。この合金は電子ビーム溶解することによって酸素などの有害な不純物を少なくすること、ニオブの添加によって高温での結晶粒の成長を抑えることが照射による脆化を軽減させる大きな原因になっていることが考えられる。この合金は高温で使用する核融合炉の防護壁の材料として使用できる可能性がある。
O pellets竹下 英文; 倉沢 利昌; 村岡 進; 那須 昭一; 三宅 正宣*; 佐野 忠雄*
Journal of Nuclear Materials, 80(2), p.249 - 252, 1979/00
被引用回数：4酸化リチウムの焼結ペレットとモリブデンおよびモリブデン合金(TZM)の反応性を800~1100Cの温度範囲にわたって調べた。反応は950C付近から認められ、1000Cを越えると顕著に進行した。反応によってモリブデンおよびTZMの表面には反応生成物層が形成され、生成物は主としてLi
MoO
であることがX線回折により同定された。またTZMはモリブデンに較べやや高い反応性を示した。
田次 邑吉; 斎藤 慶一
Journal of Nuclear Science and Technology, 5(7), p.374 - 376, 1968/00
被引用回数：0抄録なし
