CANS
宇宙電磁流体・粒子コード
松本洋介、松元亮治
千葉大学理学研究科
横山央明
東京大学理学系研究科
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CANS
Coordinated Astronomical Numerical Software
磁気流体（MHD）シミュレーションコードパッケージ
太陽や星、星間空間などにおける 宇宙の流体現象を対象としたシミュレーションを簡単に実行可能
数値スキームの選択が可能
多くの物理課題が整備
Fortran77
MPIによる並列化
IDLによる可視化
日本語テキスト

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CANS
Coordinated Astronomical Numerical Software
磁気流体（MHD）シミュレーションコードパッケージ
太陽や星、星間空間などにおける 宇宙の流体現象を対象としたシミュレーションを簡単に実行可能
数値スキームの選択が可能
多くの物理課題が整備
Fortran77
MPIによる並列化
IDLによる可視化
日本語テキスト3/15

pCANS
電磁粒子（Particle-in-Cell）シミュレーション
コードパッケージ
無衝突プラズマ第一原理計算手法。粒子加速、磁場生成など、非MHD過程も記述可
CANSと同じ構成、思想
１，２次元コード（, 3次元コードも公開予定）物理課題の整備
Fortran90
MPI並列化IDLによる可視化
日本語テキストの整備

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CANSを使ったシミュレーションサマースクール

CANSを使ったシミュレーションサマースクール
受講者：42名
講師・演習担当者：16名
CANSに用意されている演習課題を実施し、最終日に発表会（CANS:27名、pCANS:15名）
FX10@東大の12ノード（192コア）x 4 jobs
を利用

CANS H24進捗状況
HLLD法の導入（H23より引き続き）
円筒座標系
MP5法の導入（5次精度補間）
降着円盤の高精度計算が可能に

小野貴史、修士論文、2013年

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CANS H24進捗状況
HLLD法の導入（H23より引き続き）
円筒座標系
MP5法の導入（5次精度補間）
降着円盤の高精度計算が可能に

小野貴史、修士論文、2013年

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pCANS
H24進捗状況
共同開発体制の構築
物理演習課題の充足
日本語テキストの整備
高精度化「京」での性能評価
３次元コードの公開準備

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pCANS developers
松本洋介（千葉大）- 統括、KH不安定、無衝突衝撃波
天野孝伸（東大） - 情報技術参与、無衝突衝撃波、二流体不安定
加藤恒彦（広島大） - Weibel不安定、無衝突衝撃波
銭谷誠司（NAOJ） - 磁気リコネクション
高橋博之（NAOJ） - 磁気リコネクション
三好由純（名大） - 電子温度異方性不安定
簑島敬（JAMSTEC）- 電子温度異方性不安定、IDL開発
アドバイザリーボード
星野真弘（東大）
松元亮治（千葉大）
横山央明（東大）

10/15
10/15

SCMの導入

11/15
11/15

SCMの導入
レポジトリサーバ$ hg pull$ hg update… edit$ hg commit$ hg push

12/15
12/15

レポジトリホスティングサービス

13/15
13/15

ドキュメント生成ツール
reStructuredText
マークアップ言語
Latex数式表記
様々な形式に出力*************************
pCANS ドキュメント*************************.. toctree:::maxdepth: 2

以下のような変数を定義します。
.. math:::label: vnew_m{\bf u_p}^{-} = {\bf u_p}^{t-\Delta t/2}+\frac{q_p}{m_p}{\bf u_p}^{+} = -\frac{q_p}{m_p}$ make html

$ make pdf$ make epub

14/15
14/15

ドキュメント生成ツール
reStructuredText
マークアップ言語
Latex数式表記
様々な形式に出力*************************
pCANS ドキュメント*************************.. toctree:::maxdepth: 2

以下のような変数を定義します。
.. math:::label: vnew_m{\bf u_p}^{-} = {\bf u_p}^{t-\Delta t/2}+\frac{q_p}{m_p}{\bf u_p}^{+} = -\frac{q_p}{m_p}$ make html

$ make pdf$ make epub

http://www.astro.phys.s.chiba-u.ac.jp/pcans

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15/15

サマースクールの反響
マニュアルサイトの訪問数の推移＊管理者IPは除く

16/15
16/15

サマースクールの反響
マニュアルサイトの訪問数の推移

テキスト〆切＊管理者IPは除く

17/15
17/15

サマースクールの反響
マニュアルサイトの訪問数の推移

サマースクール
テキスト〆切＊管理者IPは除く

18/15
18/15

サマースクールの反響
マニュアルサイトの訪問数の推移

サマースクール
テキスト〆切

年末年始＊管理者IPは除く

19/15
19/15

サマースクールの反響
マニュアルサイトの訪問数の推移

サマースクール
テキスト〆切

年末年始＊管理者IPは除く

20/15
20/15

「京」におけるパフォーマンス
（pCANS+α）～14%

弱スケーリング
http://www.astro.phys.s.chiba-u.ac.jp/pcans

21/15
21/15

3-Dコード

電荷保存法はdensity decomposition法
形状関数は2次ｙ－ｚ面での2次元領域分割、ハイブリッド並列化「京」でテスト計算中（衝撃波、KH不安定）
今後pCANSに組み込む予定

http://www.astro.phys.s.chiba-u.ac.jp/pcans

22/15
22/15

IDLによる3次元可視化ツールの整備
MHD

PIC

小野貴史、修士論文、2013年
23/15
23/15

まとめと今後サマースクールの開催。総勢約６０名の参加者
CANS
HLLD+MP5で降着円盤の高精度計算が可能に
pCANS
共同開発体制の整備
日本語テキスト高精度化に対応「京」で効率15％以上達成可
３次元コードの整備
阪大の院生が利用中で、３次元コードで共同研究
IDL３次元可視化ツールの整備
24/15
24/15粒子形状関数

計算コストが一番低いのはNGP（0次）だが、コストと精度のバランスがとれたCIC（1次）法が広く使われる。
2次のスプラインの方法により、形状関数によるノイズを大きく減らせる。相対論的流れの現象を取り扱うのに必要とされる。
Density decomposition法を採用したことにより、０－２次まで拡張が可能に
http://www.astro.phys.s.chiba-u.ac.jp/pcans

25/15
25/15

世界におけるPICコード
公開／非公開フリー／商用

並列化

開発元

TRISTAN-MP

公開

フリー

◯

Princeton/USA

OSIRIS

非公開

フリー

◯

UCLA/USA

VSim

非公開

商用

◯

Tech-X corp./USA

KEMPO

非公開

フリー

◯

京都大学

CELESTE3D

公開

フリー

◯

LANL/USApCANS

公開

フリー◯

千葉大学

http://www.astro.phys.s.chiba-u.ac.jp/pcans

26/15
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