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研究活動
研究チーム紹介
複雑現象統一的解法研究チーム
複雑現象統一的解法研究チーム
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チームプリンシパル 坪倉 誠
（つぼくら まこと）
mtsubo[at]riken.jp （拠点：神戸）- Emailの[at]は@にご変更ください。
- 1997
- 東京大学大学院工学系研究科 修了 博士（工学）
- 1997
- 日本学術振興会 特別研究員
- 1999
- 東京工業大学大学院総合理工学研究科 講師
- 2003
- 電気通信大学電気通信学部 助教授
- 2007
- 北海道大学大学院工学研究院 准教授
- 2012
- AICS複雑現象統一的解法研究チーム チームリーダー（現職）
- 2015
- 神戸大学大学院システム情報学研究科 教授（現職）
キーワード
- 流体工学
- 乱流
- 数値流体力学
- 自動車空力
- ラージエディーシミュレーション
研究概要
ものづくりの世界では、流体、熱、構造、音、化学反応などが連成する複雑・複合現象を対象としたシミュレーションが望まれています。これまで、こうした問題には、各現象に対して個別に開発された手法を組み合わせることで対応してきましたが、「富岳」に代表されるHPC 環境を活用して手法のさらなる高速化や高精度化をねらう場合、手法間のデータ転送や補間のために、十分な計算性能を引き出せないという問題が生じます。我々のチームでは、「HPC 環境を活用した複雑・複合現象のシミュレーション技術の構築とその高度化利用、産業界への展開」を大きな目標として、統一的データ構造に基づく統合シミュレーションフレームワークCUBE を研究・開発しています。具体的には、（1）「京」から「富岳」へと向かう次世代アーキテクチャに対応した手法のさらなる高速化（リアルタイムシミュレーション）と、（2）実験を超えた実運転環境下での予測の精度向上（リアルワールドシミュレーション）をめざし、（3）次世代デジタルエンジニアリングを具現化するために、CUBE の多目的最適化を図り、データ同化技術やディープラーニング等を活用してCUBE の利用技術を高度化し、ものづくりの分野でのシミュレーションの可能性をさらに高めます。
主な研究成果
空力・車両運動連成シミュレーションにより実運転環境下での自動車高速走行性能評価を可能に
複雑現象統合シミュレーションフレームワークCUBEに、埋め込み境界法（IBM）に基づくオイラー・ラグランジュハイブリッド移動境界法を実装することで、6軸自由運動する自動車と車体周りの空気の流れを連成させたシミュレーションを可能にしました。この手法を用いて、実際に車体開発に用いられている詳細車体CADデータから、データ修正なしにBCM階層直交格子を作成し、自動車コーナリング時のタイヤホイールの回転や前輪舵角変化も考慮したリアルワールドシミュレーションを行うことに成功しました。
この手法を用いることで、将来的にはCADデータから高速走行性能評価を行うことが可能となり、試作車両が存在しない設計上流側で、車両のさまざまな性能を統合的に最適化する新たな自動車ものづくりの可能性を示すことができました。
主要論文
- Jansson, N., Bale, R., Onishi, K., Tsubokura, M.,
"Dynamic Load Balancing for Large-Scale Multiphysics Simulations",
High-Performance Scientific Computing : Jülich Aachen Research Alliance (JARA) High-Performance Computing Symposium, pp. 13–23, (2016).. - Wu-Shung Fu, Wei-Hsiang Wang, Chung-Gang Li & Makoto Tsubokura,
"An investigation of the unstable phenomena of natural convection in parallel square plates by multi-GPU implementation",
An International Journal of Computation and Methodology, Volume 71(1), pp.66-83, (2016). - Li Chung-Gang, Tsubokura Makoto, Bale Rahul,
"Framework for simulating natural convection in practical applications",
International Communications in Heat and Mass Transfer, Volume 75, pp.52-58, (2016). - 西口浩司，車谷麻緒，岡澤重信，坪倉誠,
"Phantom-node法に基づく非圧縮性オイラー型有限要素法による固体接触解析",
土木学会論文集A2（応用力学）,Vol. 72, No. 2, p. I_143-I_154, (2016)． - Jing Li, Makoto Tsubokura, Masaya Tsunoda,
"Numerical Investigation of the Flow Around a Golf Ball at Around the Critical Reynolds Number and its Comparison with a Smooth Sphere",
Flow, Turbulence and Combustion, Volume 95, Issue 2–3, pp.415–436, (2015) - Chun-Gang Li, Makoto Tsbuokura, Keiji Onishi:
"Feasibility Investigation of Compressible Direct Numerical Simulation with Preconditioning Method at Extremely Low Mach Numbers"
International Journal of Computational Fluid Dynamics, vol.28, Issue 6-10, pp.411-419, (2014) - Keiji Onishi, Makoto Tsubokura:
"Vehicle Aerodynamics Simulation for the Next Generation on the K computer: Part 2 Use of Dirty CAD Data with Modified Cartesian Grid Approach"
SAE International Journal of Passenger Cars – Mechanical Systems, 7(2): 2014-01-0580(2014) - Makoto Tsubokura, Andrew Hamilton Kerr, Keiji Onishi, Yoshimitsu Hashizume:
"Vehicle Aerodynamics Simulation for the Next Generation on the K-computer: Part 1 Development of the framework for fully unstructured grids up to 10 billion numerical elements"
SAE International Journal of Passenger Cars – Mechanical Systems, 7(2): 2014-01-0621(2014) - Wu-Shung Fu, Chung-Gang Li, Makoto Tsubokura, Yun Huang, J. A. Domaradzki:
"An Investigation of Compressible Turbulent Forced Convection by an Implicit Turbulence Model for Large Eddy Simulation"
Numerical Heat Transfer, PartA: Applications, vol.64, issue 11, pp.858-878 (2013) - 坪倉誠，大西慶治:
“自動車の大規模空力シミュレーション ―非構造格子 vs. 構造格子―”
情報処理（情報処理学会誌），vol.55, No.8, pp.823-828 (2014)
