観測密度を上回る高解像度の都市風況LESに対するデータ同化手法の開発

分辨率高于观测密度的城市风LES资料同化方法开发

• 批准号: 21K17755
• 负责人: 長谷川 雄太
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17755/
• 关键词: GPU; 格子ボルツマン法; 局所アンサンブル変換カルマンフィルタ; アンサンブルデータ同化; LETKF; 都市風況LES; データ同化

格子ボルツマン法に基づくラージエディーシミュレーション（LES）に対するアンサンブルデータ同化の適用可能性を検討するため、2次元等方乱流の系、および、アンサンブルデータ同化手法として局所アンサンブル変換カルマンフィルタ（LETKF）をGPUに実装し、基礎的な精度検証、および計算の高速化をおこなった。2022年度は、外部機関との共同研究でLETKFのGPU実装の高速化をおこなった。固有値ソルバライブラリの新規開発およびMPI通信の最適化を行うことで、2021年度に試験的に実装したコードに比べて10倍以上の高速化を達成した。また、本LETKF実装の3次元LESコードへの移植を開始し、単一の角柱の周りを流れる風を計算する簡易な系にて、LETKFの基礎的な精度検証をおこなった。

The lattice method is used to investigate the applicability of data assimilation, two-dimensional equal-dimensional turbulence system, data assimilation method (LETKF), basic precision detection, and high speed calculation. In 2022, we conducted joint research with external authorities to speed up LETKF GPU installation. The new development and optimization of MPI communication have been carried out in 2021, and the speed of installation is more than 10 times higher than that of the test. This LETKF is equipped with a simple system for calculating the flow of a single prism, and a basic accuracy test for LETKF.

项目成果

GPU Optimization of Lattice Boltzmann Method with Local Ensemble Transform Kalman Filter

使用局部集成变换卡尔曼滤波器的格子玻尔兹曼方法的 GPU 优化

• DOI: 10.1109/scalah56622.2022.00007
• 发表时间: 2022
• 期刊: 2022 IEEE/ACM Workshop on Latest Advances in Scalable Algorithms for Large-Scale Heterogeneous Systems (ScalAH)
• 作者: Hasegawa Yuta;Imamura Toshiyuki;Ina Takuya;Onodera Naoyuki;Asahi Yuuichi;Idomura Yasuhiro
• 通讯作者: Idomura Yasuhiro

Tree cutting approach for reducing communication in domain partitioning of tree-based block-structured adaptive mesh refinement

用于减少基于树的块结构自适应网格细化的域划分中的通信的树切割方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuta Hasegawa;Takayuki Aoki;Hiromichi Kobayashi;Yasuhiro Idomura;Naoyuki Onodera
• 通讯作者: Naoyuki Onodera

二次元格子ボルツマン法に対する局所アンサンブル変換カルマンフィルタ (LETKF) の GPU 実装

二维格子玻尔兹曼方法的局部集成变换卡尔曼滤波器（LETKF）的 GPU 实现

• 发表时间: 2022
• 作者: 長谷川 雄太;小野寺 直幸、朝比 祐一、井戸村 泰宏
• 通讯作者: 小野寺 直幸、朝比 祐一、井戸村 泰宏

格子ボルツマン法と局所アンサンブル変換カルマンフィルタ (LBM-LETKF) による3次元乱流データ同化

使用格子玻尔兹曼方法和局部集成变换卡尔曼滤波器进行三维湍流数据同化（LBM-LETKF）

• 发表时间: 2022
• 作者: 長谷川 雄太;小野寺 直幸、朝比 祐一、井戸村 泰宏
• 通讯作者: 小野寺 直幸、朝比 祐一、井戸村 泰宏