（様式 20）成果報告書

平成 26 年度 TSUBAME 産業利用トライアルユース 成果報告書
利用課題名 広域都市環境の大規模計算による検討
英文：Large scale simulation for the global urban environment
利用課題責任者 佐々木 澄
Sasaki Kiyoshi
所属： 清水建設（株）技術研究所
Affiliation： Institute of Technology, Shimizu Corporation
URL: http://www.shimz.co.jp
本利用課題では，「商用アプリバンドル型トライアルユース」に提供された商用アプリを活用して，TSUBAME ス
パコンの計算資源を利用するとともに，広域都市環境評価における大規模計算検討を行った．また，プリ・ポストの自動処理環境を構築し，広域市街地や複雑形状市街地を対象として最大 2 億メッシュ規模の都市環境解析を実施した．本商用アプリにおいてその大規模計算の性能特性を確認し，システムの実用性を明らかにした．
A large scale simulation for a global urban environment is investigated using commercial softwarewhich is provided on TSUBAME2.5 supercomputer. An automatic Pre-post processing system has
been developed to handle the large-scale model instead of using the GUI system of the software.
Urban environment analysis of 200M meshes has also carried out to clarify the performance of thesoftware in the computation of such large-scale model.

Keywords: Urban Environment, Large-Scale Simulation, Building, Commercial Software

背景と目的
新たに高層建物，あるいは大規模構造物を建てる際と相当）を対象として，商用アプリのプリ・ポストよりモデルの作成と可視化までの一連処理を確認していた．には，風の状況変化に従う影響は無視できない場合が本利用課題では，数千万また数億計算格子規模の多く，風環境や風騒音などの問題が生じる場合もある．

風環境解析を対象として，モデルの作成や計算結果のこうした建設による問題や障害の発生を未然に防ぐため可視化処理とその計算の安定性等，商用アプリの検討には，風環境の変化や風騒音の発生状況を風洞実験課題として行い，必要となる環境を整備するとともに，本や数値流体計算などの方法により予測し，事前に調査・商用アプリの大規模計算環境を確立する．

検討および対策の立案を行う必要がある．都市部では，高層ビルが密集し，周辺から受ける影響が大きくなるが，概要実験装置の制約などにより風洞実験による予測は限界「商用アプリバンドル型トライアルユース」に提供されがあり，広域を考慮できる大規模数値流体計算の実施た商用アプリは，風・温熱環境や騒音などの建築環境が必要となる．

問題の評価に多くの実績を持っているアプリケーション

前年度では，TSUBAME スパコンの「商用アプリバンとして知られているため，本利用課題はその応用検討をドル型トライアルユース」に提供された商用アプリを活用重視せず，TSUBAME2.5 計算資源の利用による大規し，利用計算環境の整備と，実中層市街地の建物群に模計算検討と大規模データハンドリングおよび一連自対象とした風環境解析を実施した．また，数千 CPU コア動計算環境の構築を行った．ここで，シミュレーションの規模より本アプリの並列性能を調べており，アプリのシミ部分について商用アプリのコア部分のバッチ処理を活ュレーションのコア部分に対して大規模並列処理とその用して，プリ・ポスト部分ついて独自な環境を整備した．

計算時間の短縮化を確認していた．なお，本検討にはまた，5 千万および２億計算メッシュ規模の広域市街地

1 千万格子規模（現状の建築分野における大規模計算などの風環境解析を実施し，構築された計算環境の有（様式 20）成果報告書
2. 計算モデルと結果効性を明らかにした．

本課題で構築した自動処理環境の有効性を確認する
結果および考察ためには，広域市街地また複雑形状市街地を対象とし

1. データハンドリングて，計算モデルの作成と可視化およびシミュレーション

GUI は視認性に優れ，直感的な操作ができるため，を行った．図-2 には 4km×4km 広域市街地の計算領域，利便性の観点で多くの商用アプリが整備されている．し計算メッシュ，および計算から得られた地上 50m の風速かしながら，数億計算メッシュ規模の扱いや大規模処理と建物壁面風圧コンターの拡大図を示す．計算メッシュを行う際には，現状の計算機の性能よりその生産性がは非構造格子であり，その全体は約 5 千万メッシュであ著しく低下し，本来のアプリの性能を十分に発揮できるる．風上側の高層建物群から発生されたウェークは，周ケースがある．特に，TSUBAME の計算環境ではデー辺に与える影響も確認できる．

タハンドリングや計算処理などが遠隔操作より行われているため，その操作性が不適である．
2km

本利用課題では，その大規模処理を行うため，図-1に示すように既存の商用アプリに提供された処理プロセスに対して新たな一連の自動処理環境を構築していた．
まずは，大規模モデルの作成について独自のプリ自動処理環境を構築して，メッシュデータの変換などにより本商用アプリの必要な計算モデルを作成した．また，計算部分について商用アプリのバッチ処理より行われて4km
4km

おり，得られた計算結果はデータの変換より独自の自動ポスト処理より可視化される．

(a) 計算領域

これよりすべての作業は自動的に行われており，大規模モデルの取扱いに対してモデルの作成から解析及び可視化の一連のプロセスはスムーズに行われる．
・計算モデル作成

GUI処理

・計算条件の設定
・シミュレーション

GUI・専用バッチ処理

・画像処理・可視化

GUI処理(b) 計算メッシュの一部拡大図(a) 商用アプリの既存処理方法
・計算モデル作成
・データ変換オープンソース・独自コード
バッチ処理

・計算条件の設定
・シミュレーション
・計算データの変換

対象商用アプリのバッチ処理（汎用フォーマット）

・画像処理・可視化

オープンソース・独自コード
バッチ処理(b) 本課題の大規模計算処理方法(c) 風速・風圧コンターの一部拡大図

図-1 計算データハンドリング

図-2 広域市街地

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大規模計算を実現できており，本商用アプリのシミュレーションコアの有効性を確認できた．今後は計算環境等を応じて本商用アプリを積極的に活用していきたいと考えている．

(a) 計算領域(b) 計算メッシュとその拡大図(c) 風速・風圧コンター
図-3 複雑形状市街地一方，図-3 には 1.6km×1.6km 市街地であるが，建物形状が複雑であり，その形状を再現するために非常に高解像度の計算メッシュを利用する必要がある．図-3(b)は計算メッシュとその一部拡大図を示す．建物形状の他，ベランダなども細かく再現されることが分かる．全体は約 2 億計算メッシュである．図-3(c)は計算から得られた地上 5m の風速と建物壁面風圧コンターとその拡大図を示す．建物形状の影響や周辺による影響等は確認できる．

まとめ，今後の課題
本利用課題では，「商用アプリバンドル型トライアルユース」に提供された商用アプリの活用および大規模計算検討を行った．TSUBAME 計算環境では本商用アプ
リ GUI よりモデル作成・可視化等，遠隔操作で大規模データハンドリングとしては困難であることを確認した．
また，本商用アプリ GUI 依存しない新たな独自のプリ・ポスト処理環境を構築し，データフォーマットの変化作
業と自動バッチ処理の活用により数億メッシュレベルの