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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。

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。SBS (Side-by-Side) のステレオ立体視動画になっていて、視聴できる環境ならば Dendrite が画面から飛び出す。

強風で激しくはためく� は典型的な流体構造連成問題であり、風により� が大きく変形し、それが風の流れに大きな影響を与え、それが� の変形をさらに変える。キュムラント型格子ボルツマン法にAMR(Adaptive Mesh Refinement) 法を導入した大規模シミュレーションにより、� の激しい運動と後端からの強い渦が連続的に放出されていることが分かる。

キュムラント型格子ボルツマン法をベースにフェーズフィールド法で界面捕獲し、自由表面流れを計算している。気体側は流体運動を解かずに気圧だけを境界条件として与えている。気体側にはレベルセット関数によるVelocity Extensionを行い、自由表面近傍、物体近傍にはAMR(Adaptive Mesh Refinement) 法により高解像度格子を動的に配置し、大規模計算を実行するために動的負荷分散を行っている。

圧縮された空気の中に液体ジェットが噴出され、噴霧状に乱れて行く過程を弱圧縮性気液二相流計算手法とAMR (Adaptive Mesh Refinement) 法で計算した。均一格子で計算する場合に対して格子点を1/30に削減でき、NVIDIA Tesla V100 を1台使って11時間で計算が完了している。

スプーンに水が当たることにより液膜が形成される過程を弱圧縮性気液二相流計算手法とAMR (Adaptive Mesh Refinement) 法を用い、2次元と3次元で計算した。液体は膜状になると安定化する性質があり、シミュレーションでも再現されている。

実際のイルカを丁寧にスキャンし、その形状に基づき尾びれを時間的に変位させることにより、イルカが計算空間をどのように遊泳するかをキュムラント型格子ボルツマン法でシミュレーションした。どのように推進力を得て、どの程度の遊泳速度になるかをスパコンTSUBAME3.0で解析した。OctreeベースのAMR (Adaptive Mesh Refinement) を用い、物体近傍と渦の強い領域に高解像度格子を適合させ、空間充填曲線に基づき動的に領域分割を行い、複数GPUを用いて効率的に計算を行っている。

ストローから空気を吹き込み、グリセリン水溶液のシャボン玉が成長する過程を弱圧縮性気液二相流計算手法で解析した。直径が約12cmまで成長すると、液膜は117μmにまで薄くなり、気液界面に高解像度格子を動的に配置するAMR (Adaptive Mesh Refinement) 法が非常に有効である。

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。

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）

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。

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。

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。

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。

固気噴流層シミュレーション

舞い落ちる512枚のイチョウの葉

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　その２

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　その２

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　その１

海岸線の構造物への津波衝撃解析　その２

海岸線の構造物への津波衝撃解析　その１