オープンLB

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オープンLB
安定版リリース
1.9 [ 1 ] / 2025年12月19日 （2025年12月19日）
書かれたC++
オペレーティング·システムLinux、Mac OS、Windows
タイプ数値流体力学、シミュレーションソフトウェア
ライセンスGPLv2 ( GPLv2 )
Webサイトwww.openlb.net

OpenLB は格子ボルツマン法(LBM)のオブジェクト指向実装です。これはオープンソースコミュニティ(GPLv2)で共有される LBM プログラミングの汎用プラットフォームの最初の実装です。[ 2 ]コードはC++で記述されており、カスタムモデルを実装する機能を備え、アプリケーションプログラマーだけでなく開発者にも使用されています。[ 3 ] OpenLB は複雑なデータ構造をサポートしており、複雑な形状でのシミュレーションや、高性能コンピューターでのMPI、OpenMP、CUDAを使用した並列実行が可能です。ソースコードではインターフェイスとテンプレートの概念を使用しているため、LBM の効率的で直接的かつ直感的な実装が可能です。[ 4 ]効率とスケーラビリティはコードレビューによって確認、証明されています。[ 5 ]ユーザーマニュアルとDoxyGenによるソースコードドキュメントはプロジェクトページで入手できます。

機能

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OpenLBは継続的に開発されており、現在までに以下の機能が実装されています。

  • 複雑形状における計算流体力学[ 6 ]
  • グリッドの自動生成[ 6 ]
  • 乱流[ 7 ]
  • 多成分フロー[ 8 ]
  • 熱流[ 9 ]
  • 光放射[ 10 ]
  • トポロジー最適化[ 11 ]
  • 粒子流（オイラー・オイラー法とオイラー・ラグランジュ法）[ 12 ]

自動グリッド生成

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自動グリッド生成[ 6 ]は、 OpenLBが他のCFDソフトウェアパッケージに対して持つ大きな利点の一つです。主な利点は以下の通りです。

  • STLファイル形式のジオメトリまたは幾何学的に基本的な形状（例：球、円柱、円錐）の使用とそれらの和集合、積集合、差集合
  • 非常に高速なボクセル化：600 3～1分
  • 非防水表面の取り扱い
  • 八分木を使ったメモリに優しい
  • MPI、OpenMP、CUDA を使用した並列実行の負荷分散。

自動グリッド生成は、STLファイルとプリミティブジオメトリの両方を想定できます。ジオメトリに対しては、ジオメトリの空間全体を囲む均一な直方体グリッドが作成されます。その後、不要なグリッドセルが削除され、残りの直方体は指定されたジオメトリに収まるように縮小されます。最後に、シミュレーションを並列実行するために、グリッドは複数のスレッドまたはプロセッサに分散されます。境界条件と開始値は、物質番号を使用して設定できます。

文学

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  • Krause, Mathias J.、Latt, Jonas、Heuveline, Vincent. 「格子ボルツマン法のハイブリッド並列化に向けて」Computers & Mathematics with Applications 58.5 (2009): 1071–1080.
  • Heuveline, Vincent、Mathias J. Krause. 「OpenLB：格子ボルツマン流体シミュレーションのための効率的な並列オープンソースライブラリを目指して。」科学技術および並列コンピューティングの最新技術に関する国際ワークショップ. PARA. 第9巻. 2010年.
  • クラウス、マティアス・J.、トーマス・ゲンゲンバッハ、ヴィンセント・ヒューベリン。「複雑な形状における流体の流れのハイブリッド並列シミュレーション：ヒトの肺への応用」ヨーロッパ並列処理会議。シュプリンガー・ベルリン・ハイデルベルク、2010年。
  • Krause, Mathias J.「高性能コンピュータによる格子ボルツマン法を用いた流体シミュレーションと最適化：ヒトの呼吸器系への応用」カールスルーエ工科大学、KIT（2010年）。
  • Trunk, Robin他「オイラー-オイラー格子ボルツマン法を用いた慣性希薄粒子流体流れシミュレーション」Journal of Computational Science (2016).
  • Mink, Albert他「関与媒質における光シミュレーションのための3D格子ボルツマン法」Journal of Computational Science (2016)

受賞歴

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  • ミミックスイノベーション賞受賞（2011年）[ 13 ]
  • グループ人道的影響「Itanium®ソリューションアライアンスイノベーションアワード」名誉賞（2009年）[ 14 ]
  • グループ人道的影響イノベーション部門ファイナリスト、「Itanium® Solutions Alliance Innovation Awards」（2007 年）

参照

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参考文献

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  1. ^ 「OpenLB 1.9」。
  2. ^ Heuveline, Vincent、Mathias J. Krause. 「OpenLB：格子ボルツマン流体シミュレーションのための効率的な並列オープンソースライブラリに向けて」国際ワークショップ「科学技術と並列コンピューティングの最新技術」PARA 第9巻 2010年。
  3. ^ 「OpenLBとは… | OpenLB – オープンソースの格子ボルツマンコード」 openlb.net . 2017年2月28日閲覧。[永久リンク切れ]
  4. ^ Heuveline, Vincent; Latt, Jonas (2007年4月1日). 「OpenLBプロジェクト：格子ボルツマン法のオープンソースかつオブジェクト指向的な実装」. International Journal of Modern Physics C. 18 ( 4): 627– 634. Bibcode : 2007IJMPC..18..627H . doi : 10.1142/S0129183107010875 . ISSN 0129-1831 . S2CID 14079512 .  
  5. ^ Fietz, Jonas; Krause, MathiasJ.; Schulz, Christian; Sanders, Peter; Heuveline, Vincent (2012年1月1日). 「複雑な形状における最適化されたハイブリッド並列格子ボルツマン流体流れシミュレーション」. Euro-Par 2012 Parallel Processing . Lecture Notes in Computer Science. Vol. 7484. pp.  818– 829. doi : 10.1007/978-3-642-32820-6_81 . ISBN 978-3-642-32819-0。
  6. ^ a b c Krause, Mathias J., Thomas Gengenbach, Vincent Heuveline. 「複雑な形状における流体の流れのハイブリッド並列シミュレーション：ヒトの肺への応用」 ヨーロッパ並列処理会議. Springer Berlin Heidelberg, 2010.
  7. ^ Nathen, Patrick, et al. 「任意形状の回転ジオメトリ周りの乱流シミュレーションのための格子ボルツマン法の拡張」第21回AIAA計算流体力学会議、2013年。
  8. ^ 「分岐 | OpenLB – オープンソースの格子ボルツマンコード」 optilb.org . 2017年2月28日閲覧。
  9. ^ 「Rayleigh Benard | OpenLB – オープンソースの格子ボルツマンコード」 optilb.org . 2017年2月28日閲覧。
  10. ^ Mink, Albert, et al. 「関与媒質における光刺激のための3D格子ボルツマン法」Journal of Computational Science (2016).
  11. ^ Krause, Mathias J.「高性能コンピュータによる格子ボルツマン法による流体シミュレーションと最適化：ヒト呼吸器系への応用」カールスルーエ工科大学（KIT）（2010年）。
  12. ^ Trunk, Robin他「オイラー-オイラー格子ボルツマン法を用いた慣性希薄粒子流体流れシミュレーション」Journal of Computational Science (2016).
  13. ^ 「革新的な患者固有の鼻腔内血流シミュレーション」。
  14. ^ 「Itanium Solutions Alliance、人道的影響に対する2009年イノベーション賞受賞者としてスウェーデンのKiwokを選出」 2009年7月28日。
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    オープンLB
    安定版リリース
    1.9 [1] / 2025年12月19日 （2025年12月19日）
    書かれたC++
    オペレーティング·システムLinux、Mac OS、Windows
    タイプ数値流体力学、シミュレーションソフトウェア
    ライセンスGPLv2 ( GPLv2 )
    Webサイトwww.openlb.net

    OpenLBは格子ボルツマン法（LBM）のオブジェクト指向実装である。これはオープンソースコミュニティ（GPLv2）と共有されるLBMプログラミングの汎用プラットフォームの最初の実装である。[2]コードはC++で書かれており、カスタムモデルを実装する機能を備え、アプリケーションプログラマーだけでなく開発者にも使用されている。[3] OpenLBは複雑なデータ構造をサポートしており、複雑な形状でのシミュレーションや、高性能コンピューターでのMPI、OpenMP、CUDAを使用した並列実行が可能になる。ソースコードはインターフェースとテンプレートの概念を使用しているため、LBMの効率的で直接的かつ直感的な実装が可能になる。[4]効率性とスケーラビリティはコードレビューによってチェックされ、証明されている。[5]ユーザーマニュアルとDoxyGenによるソースコードドキュメントはプロジェクトページで入手できる。

    機能

    OpenLBは継続的に開発されており、現在までに以下の機能が実装されています。

    • 複雑形状における計算流体力学[6]
    • グリッドの自動生成[6]
    • 乱流[7]
    • 多成分フロー[8]
    • 熱流[9]
    • 光放射[10]
    • トポロジー最適化[11]
    • 粒子流（オイラー・オイラー法とオイラー・ラグランジュ法）[12]

    自動グリッド生成

    自動グリッド生成[6]は、 OpenLBが他のCFDソフトウェアパッケージに対して持つ大きな利点の一つです。主な利点は以下の通りです。

    • STLファイル形式のジオメトリまたは幾何学的に基本的な形状（例：球、円柱、円錐）の使用とそれらの和集合、積集合、差集合
    • 非常に高速なボクセル化：600 3～1分
    • 非防水表面の取り扱い
    • 八分木を使ったメモリに優しい
    • MPI、OpenMP、CUDA を使用した並列実行の負荷分散。

    自動グリッド生成は、STLファイルとプリミティブジオメトリの両方を想定できます。ジオメトリに対しては、ジオメトリの空間全体を囲む均一な直方体グリッドが作成されます。その後、不要なグリッドセルが削除され、残りの直方体は指定されたジオメトリに収まるように縮小されます。最後に、シミュレーションを並列実行するために、グリッドは複数のスレッドまたはプロセッサに分散されます。境界条件と開始値は、物質番号を使用して設定できます。

    文学

    • Krause, Mathias J.、Latt, Jonas、Heuveline, Vincent. 「格子ボルツマン法のハイブリッド並列化に向けて」Computers & Mathematics with Applications 58.5 (2009): 1071–1080.
    • Heuveline, Vincent、Mathias J. Krause. 「OpenLB：格子ボルツマン流体シミュレーションのための効率的な並列オープンソースライブラリを目指して。」科学技術および並列コンピューティングの最新技術に関する国際ワークショップ. PARA. 第9巻. 2010年.
    • クラウス、マティアス・J.、トーマス・ゲンゲンバッハ、ヴィンセント・ヒューベリン。「複雑な形状における流体の流れのハイブリッド並列シミュレーション：ヒトの肺への応用」ヨーロッパ並列処理会議。シュプリンガー・ベルリン・ハイデルベルク、2010年。
    • Krause, Mathias J.「高性能コンピュータによる格子ボルツマン法を用いた流体シミュレーションと最適化：ヒトの呼吸器系への応用」カールスルーエ工科大学、KIT（2010年）。
    • Trunk, Robin他「オイラー-オイラー格子ボルツマン法を用いた慣性希薄粒子流体流れシミュレーション」Journal of Computational Science (2016).
    • Mink, Albert他「関与媒質における光シミュレーションのための3D格子ボルツマン法」Journal of Computational Science (2016)

    受賞歴

    • ミミックスイノベーション賞受賞（2011年）[13]
    • グループ人道的影響賞「Itanium®ソリューションアライアンスイノベーションアワード」（2009年）[14]
    • グループ人道的影響イノベーション部門ファイナリスト、「Itanium® Solutions Alliance Innovation Awards」（2007 年）

    参照

    参考文献

    1. ^ 「OpenLB 1.9」。
    2. ^ Heuveline, Vincent、Mathias J. Krause. 「OpenLB：格子ボルツマン流体シミュレーションのための効率的な並列オープンソースライブラリに向けて」国際ワークショップ「科学技術と並列コンピューティングの最新技術」PARA 第9巻 2010年。
    3. ^ 「OpenLBとは… | OpenLB – オープンソースの格子ボルツマンコード」openlb.net . 2017年2月28日閲覧。[永久リンク切れ]
    4. ^ Heuveline, Vincent; Latt, Jonas (2007年4月1日). 「OpenLBプロジェクト：格子ボルツマン法のオープンソースかつオブジェクト指向的な実装」. International Journal of Modern Physics C. 18 ( 4): 627– 634. Bibcode :2007IJMPC..18..627H. doi :10.1142/S0129183107010875. ISSN  0129-1831. S2CID  14079512.
    5. ^ Fietz, Jonas; Krause, MathiasJ.; Schulz, Christian; Sanders, Peter; Heuveline, Vincent (2012年1月1日). 「複雑な形状における最適化ハイブリッド並列格子ボルツマン流体流れシミュレーション」. Euro-Par 2012 Parallel Processing . Lecture Notes in Computer Science. Vol. 7484. pp.  818– 829. doi :10.1007/978-3-642-32820-6_81. ISBN 978-3-642-32819-0。
    6. ^ abc Krause, Mathias J., Thomas Gengenbach, Vincent Heuveline. 「複雑な形状における流体の流れのハイブリッド並列シミュレーション：ヒトの肺への応用」 ヨーロッパ並列処理会議. Springer Berlin Heidelberg, 2010.
    7. ^ Nathen, Patrick, et al. 「任意形状の回転ジオメトリ周りの乱流シミュレーションのための格子ボルツマン法の拡張」第21回AIAA計算流体力学会議、2013年。
    8. ^ 「分岐 | OpenLB – オープンソースの格子ボルツマンコード」optilb.org . 2017年2月28日閲覧。
    9. ^ 「Rayleigh Benard | OpenLB – オープンソースの格子ボルツマンコード」optilb.org . 2017年2月28日閲覧。
    10. ^ Mink, Albert, et al. 「関与媒質における光刺激のための3D格子ボルツマン法」Journal of Computational Science (2016).
    11. ^ Krause, Mathias J.「高性能コンピュータによる格子ボルツマン法による流体シミュレーションと最適化：ヒト呼吸器系への応用」カールスルーエ工科大学（KIT）（2010年）。
    12. ^ Trunk, Robin他「オイラー-オイラー格子ボルツマン法を用いた慣性希薄粒子流体流れシミュレーション」Journal of Computational Science (2016).
    13. ^ 「革新的な患者固有の鼻腔内血流シミュレーション」。
    14. ^ 「Itanium Solutions Alliance、スウェーデンのKiwokを人道的影響に対する2009年イノベーション賞受賞者に選出」2009年7月28日。
    • 公式サイト
    • OpenLB による動的クロスフローろ過 (YouTube ビデオ)
    • OpenLB トレーラー (YouTube ビデオ)
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