ＧＰＵスパコンにおける新しい界面捕獲を導入した大規模気液二相流シミュレーション

使用GPU超级计算机中的新接口捕获进行大规模气液两相流模拟

• 批准号: 13F03780
• 负责人: 青木 尊之
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03780/
• 关键词: 気液二相流; 有限要素法; CSGライブラリ; 幾何学的マルチグリッド法; ポアソン方程式; 気泡上昇; 非圧縮性流体解析; レベルセット関数; マルチグリッド法前処理; 複雑形状境界; 行列ベクトル積; MPI-Open MPハイブリッド並列計算; 混合精度計算; GPU

複雑形状の物体に対してセルを適合させるためのコードを開発し、大幅に精度が向上することを示した。大部分の領域を高速なステンシル計算で行い、局所的に境界に適合するセルを配置することにより、ポアソン方程式の数値実験、円柱周りの流れのベンチマーク問題、上昇気泡問題で非常に良い結果を得た。既存のh/r/p-adaptionの技術に対して相補的に使用することができる新しいアプローチを開発した。完全に均一なテンソル積対応の格子から出発し、セルの縁を幾何学的に境界と揃える。ステンシルに基づいた手法を念頭において設計された方法論で、今回の場合は、格子の大部分では非常に高速なステンシル計算を実行し、ごく局所的にコストの高いFEM生成と解法を実行する高性能なステンシルに基づいたFEMソルバーとなっている。新しい格子整列法は、自動的に非構造の四角形格子の生成、格子の移動、流体力学における衝撃波や構造力学における破砕などの不連続現象を含む計算などの幅広い用途へ応用できる可能性がある。また、複雑な形状を表現できるようにするために、新しい空間領域構成法(constructive solid geometry; CSG))のライブラリを開発した。規則的な四角形格子を幾何学的な境界や浸漬界面へ揃える簡便な手法も開発した。この手法の応用は多く、提案したステンシルFEM法の精度向上に貢献したことに加え自動的な四角形格子の生成や不連続現象へ格子を揃えることが可能である。生成された整列格子は、ポアソン方程式のための標準的なテンソル積格子による計算や、円柱周りの定常状態や時間変動する非圧縮性流れや静的および上昇気泡を伴う混相流などの複雑シミュレーションと比較した。これらの比較によって、整列格子は、非整列格子を用いた計算と比較して精度が非常に向上することができた。本手法を一般的な気液二相流計算へ適用し、高精度な計算を行うことへの見通しが得られた。

我们已经开发了将单元格拟合到具有复杂形状的对象的代码，这表明准确性大大提高了。通过用高速模板计算进行大多数区域，并将适合局部在边界的细胞放置，我们在泊松方程的数值实验中取得了非常好的结果，基于气缸周围流动的问题和浮泡问题进行基准测试。我们已经开发了一种新方法，该方法可以与现有的H/R/P-ADAPTION技术补充。从完全均匀的张量兼容网格开始，将细胞的边缘与边界对齐。该方法是考虑到基于模具的方法设计的，在这种情况下，FEM求解器基于高性能模板，该模具在大多数晶格上执行非常快速的模具计算，并且在本地昂贵的FEM生成和解决方案都非常昂贵。新的晶格比对方法可以应用于广泛的应用，包括自动生成非结构化的方形晶格，晶格运动以及包括不连续现象的计算，例如流体力学中的冲击波和结构力学中的破裂。此外，为了使复杂的形状表达，开发了一个新的构造固体几何（CSG）库。我们还开发了一种简单的方法，即与几何边界和沉浸式接口对齐常规方格。该方法具有许多应用，除了有助于改进所提出的模具FEM方法之外，还可以自动生成矩形晶格并与不连续现象对准晶格。将生成的对齐晶格与泊松方程的标准张量量晶格计算和复杂的模拟进行了比较，例如圆柱体周围的稳态，不可压缩的不可压缩流以及带有静态和上bubbles的混合相流。这些比较允许比对晶格比使用不一致的网格的计算明显更准确。该方法应用于一般气体液体两相流量计算，并且有可能获得高精度计算。

项目成果

動的負荷分散によるGPUスパコンを用いた粒子法の大規模シミュレーション手法の開発

动态负载平衡GPU超级计算机粒子法大规模仿真方法开发

• 发表时间: 2015
• 作者: Takanori Kida;Junji Kanazawa;Atsushi Miyake;Katsuya Shimizu;Yoshikazu Mizuguchi;Yoshihiko Takano;Koichi Kindo;Masayuki Hagiwara;古市晃;川村 静児;山田太造;青木尊之
• 通讯作者: 青木尊之

接触による粒子間相互作用のGPU計算での近傍探索手法

GPU计算粒子间接触相互作用的邻域搜索方法

• 发表时间: 2015
• 期刊: 情報処理学会論文誌コンピューティングシステム Vol.8 No.4
• 作者: 渡辺勢也;青木尊之;都築怜理;下川辺隆史
• 通讯作者: 下川辺隆史

GPUスパコンを用いた大規模DEMシミュレーションによる紛体の撹拌解析

使用 GPU 超级计算机进行大规模 DEM 模拟的粉末搅拌分析

• 发表时间: 2013
• 作者: 都築怜理;青木尊之
• 通讯作者: 青木尊之

Large-Scale Simulation of Gas-Liquid-Solid Multiphase Flow on GPU Cluster

GPU集群上大规模气液固多相流模拟

• DOI: 10.3811/jjmf.27.607
• 发表时间: 2014
• 期刊: JAPANESE JOURNAL OF MULTIPHASE FLOW
• 作者: 小野寺直幸;青木尊之
• 通讯作者: 青木尊之

GPU スパコンによる粒子法・格子法の大規模シミュレーション

使用 GPU 超级计算机使用粒子和晶格方法进行大规模模拟

• 发表时间: 2015
• 作者: 木村優介;石河孝洋;鈴木直;清水克哉;青木尊之
• 通讯作者: 青木尊之