固気液混相流のエクサスケール直接シミュレーション

点击翻译按钮获取中文摘要

多数の固体物体を含む自由界面流れの高精度シミュレーションの実現に向けて，本研究では，自由界面と物体表面に高解像度格子を配置する適合細分化格子法の実装と，スーパーコンピュータに搭載された複数台のGPU（Graphics Processing Unit）を用いた大規模並列計算を進めてきた．2018年度では，動的な適合細分化格子法を導入した格子ボルツマン法による単相流計算の複数GPU実装を行い，その後，そのコードを流体構造連成解析や自由界面流れの計算に適用した．昨年度に開発した適合細分化格子法を導入した格子ボルツマン法の単一GPUコードを拡張し，複数GPU計算を行えるようにした．並列化では，空間充填曲線による領域分割を用いた動的負荷分散を行うことで，各GPUに割り当てられる格子点数を均一化した．GPU間通信の削減や，演算と通信のオーバーラップを実装することで，GPU間通信のオーバーヘッドを削減し， 256GPUまでの良好なスケーリングを達成した．適合細分化格子法の複数GPUコードに，昨年度開発した格子ボルツマン法による混相流解析手法を実装した．適合細分化格子法により計算コストを均一格子の場合の10%以下に削減できることを確認した．ダム崩壊問題などの自由界面流れの実問題に適用し，提案した手法により大規模な混相流解析が実現可能であることを確認した．昨年度から開発を進めているマルチフェーズフィールド法による領域分割法を，格子ボルツマン法に導入する予定であったが，適合細分化格子法を導入した格子ボルツマン法では各格子点の計算量が解像度毎に異なるという問題が解決できず，マルチフェーズフィールド法による負荷分散を格子ボルツマン法の複数GPU計算に適用するには至らなかった．本年度の補助金は，パソコンおよびパソコン周辺機器の購入，研究成果発表のための学会参加費，学会参加の旅費に当てられた．