Graphics Gallery
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2016
固気噴流層シミュレーション
固体粒子と流体の相互作用を格子上で直接計算する固気混相流の流動層シミュレーション。流体計算は格子ボルツマン法により512×512×1,680格子を用いて計算されている。 81,920個の粒子運動は個別要素法で計算され、流体側は Interpolated Bounce Back 法により移動境界問題として計算される。
2016
舞い落ちる512枚のイチョウの葉
複雑に舞い落ちるイチョウの葉の流体構造連成計算を格子ボルツマン法と個別要素法のカップリング手法でシミュレーションしている。イチョウの葉の形状はレベルセット関数で表現され、イチョウの葉どうしの接触は剛体連結された微小球により個別要素法で計算される。流体はLESモデルの入った格子ボルツマン法により1024×1024×2048格子を使い64GPUにより計算されている。512枚のイチョウの葉の中には回転しながら落下する葉もある。
2015
複雑形状物体の個別要素法による剛体シミュレーション
非球形粒子の衝突をモデル化するために、微小な球形粒子を剛体連結させ複雑形状を表現し、衝突などの相互作用力は微小球形粒子上で計算し、総和した力とトルクで非球形粒子の並進と回転運動を計算している。GPUにより高速計算が可能になり、細長い棒が回転方向に並んで行く様子が分かる。
5種類のサイズの異なる立方体からなる粉体に対し、内部で板が回転することにより振動を与え、大きい立方体が上の方に移動するサイズ・セグリゲーションを確認することができる。
2015
1億粒子を使った多数の瓦礫を含む津波シミュレーション
複雑な形の瓦礫は微小球形粒子の剛体連結により表現し、流体はSPH法を用いることにより全てを粒子法で計算する。10,368個の瓦礫を含む1億1750万粒子による大規模津波シミュレーションを256GPUを用いて計算している。
ヒルベルト空間重点曲線を用いた領域分割の動的負荷分散により、スライスグリッド法を用いるより並列化のスケーリングを大幅に向上している。
2014
1.2億格子を用いた気液二相流シミュレーション
濡れた床に浸水するダムブレーク問題の8GPUによる二相流シミュレーション。早い段階で砕波が起こり、水と空気が激しく入り混じる様子が分かる。マルチグリッド前処理付きBiCGSTAB法でポアソン方程式を反復計算し、CLSVOF法の界面捕獲を使っている。
2014
64GPUを用いた個別要素法によるバンカーショット・シミュレーション
1,670万個の粒子を用いた個別要素用によるゴルフのバンカーショット計算。 64個のGPUを効率的に使うためにスライスグリッド法により動的に領域を分割し、常に計算負荷とメモリ消費のバランスを取っている。
2014
海岸線の構造物への津波衝撃解析
海岸線に設置された津波シェルターへの津波の衝撃解析を気液二相流で計算した。半陰解法で解かれ、Poisson方程式にはマルチグリッド前処理付きBiCGSTAB法を適用している。10mの津波が押し寄せた設定で解析している。
詳細な計算格子を用い、構造物(津波シェルター)の様々な場所の衝撃圧を詳細に評価することができる。津波第一波の衝撃圧は国土交通省のガイドラインよりも数倍高いことが分った。
2013
複数GPUを用いた2種類の粉体の攪拌
500万個の粒子を用いた個別要素法(DEM)による2種類の粉体の攪拌シミュレーション。DEM計算をGPUで高速に実行するための様々な手法が導入され、複数のGPUで計算する際には、2次元スライスグリッド法による動的負荷分散が導入されている。回転するファンはCADデータからレベルセット法に変換され、粒子の衝突判定が効率化されている。
2012
都市部10km四方の1m格子を用いた大規模LES気流シミュレーション
格子ボルツマン法にラージエディ・シミュレーションの乱流モデルとしてコヒーレント構造スマゴリンスキー・モデルを導入し、TSUBAMEのほぼ全体である4,032 個の GPU を使って、新宿や皇居を含む東京都心部の 10 km 四方のエリア( 10,080 × 10,240 × 512 格子)を 1m 格子で大規模な気流の LES 計算を行った。
高層ビル背後の発達した渦によるビル風や幹線道路に沿って流れる「風の道」などを確認することができる。(都庁付近)
2011
回転体により撹拌されるオイルと空気の大規模二相流シミュレーション
ギアがオイルを撹拌する気液二相流をギアとともに回転する座標系のシミュレーション。
格子法を用いて効率的な大規模並列計算を達成。
( 詳細を見る)2011
Al-Si合金のデンデライト凝固成長の大規模 GPU シミュレーション
フェーズフィールド法に基づいたAl-Si合金のデンデライト凝固成長の3次元シミュレーション。TSUBAME 2.0 の4000 GPU を用いて、ステンシル計算でありながら2.000045 PFLOPS の実行性能を達成。
( 詳細を見る)2010
次期気象予報モデル ASUCA による水平 500m 格子による台風シミュレーション
気象庁が次期気象予報モデルとして開発しているコード ASUCA をフル GPU 化し、将来の目標である水平 500m (現在は5km) 格子での台風シミュレーションがスパコン TSUBAME2.0 で可能に。現業コード を GPU による高速化できることを実証した意義は大きい。
( 詳細を見る)2010
マルチGPUによる大規模気液二相流シミュレーション
濡れた床へのダム崩壊問題のマルチGPUによる格子法を用いたシミュレーション。 乾いた床への浸水と違い、浸水先端は大きく乱れ壁に衝突する以前に砕波する。 レベルセット法とVOF法を組み合わせて気液界面を計算し、圧力計算にはマルチグリッド前処理を用いた疎行列解法を導入。
2009
純金属のフェーズフィールド法による樹枝状凝固成長のGPUシミュレーション
フェーズフィールド法により純金属の凝固成長をTSUBAME1.2 (NVIDIA Tesla S1070) の60GPUを使い、1024×1024×1024格子の計算で10TFlopsを達成。複数GPUの通信と計算のオーバーラップも導入し、強スケーリン グを大幅に改善。
2008
GPUによる圧縮性流体計算
(レーリーテーラー不安定性)保存形IDO法を用いた高精度な圧縮性流体計算をGPU上に実装。GeForce GTX280で CPUの約40倍(54GFlops)の高速化を実現。
2008
GPUによる遡上を含んだ津波シミュレーション
浅水波方程式を保存形IDO法、CIP-CSL法を使って高精度かつ高速にGPU上で計算。GTX280で CPUの約60倍(54GFlops)の高速化を実現。動画はリアルタイムの計算をキャプチャしたもの。
2008
ライス型粒子の円柱崩壊
ライス形状をした粒子でできた円柱が崩れた際の広がりを計算し、実験結果と非常に良く一致。
2007
落石シミュレーション(複雑形状の岩石モデル)
複雑形状の岩石を小さな球形粒子の剛体連結集合体として表し、衝突を判定を容易にしている。回転の計算にはクオータニオンを導入。
2006
台風シミュレーション (メソスケール大気モデル)
非静力雲解像モデルによる台風シミュレーション。名古屋大学・地球水循環研究センターとの共同研究。
2005
上昇する気泡流(Ray Tracing)
CIP法による気泡流のシミュレーション。日本原子力研究開発機構との共同研究。可視化はPOV-Rayによるレイトレーシング。
2003
爆発−爆風計算
爆轟生成物の高密度比・高圧力比に対する爆風計算。さまざまな流体力学的不安定性による乱れ。
2002
粒子計算の立体視(粉体DEM)
個別要素法のOpenMP による並列計算。立体視を見るにはアナグリフ・メガネが必要。
2001
舞い落ちる枯れ葉
流体-構造連成問題の最初の取り組み。
重合格子とIDO法を使っている。