GPGPU によるエアロゾルの凝集成長のLangevin 動力学 シミュレーション

摘要

エアロゾル粒子の凝集成長は、CVD 法や火炎法な どによる粒子生成など、エアロゾルの粒子濃度が高い 場合に重要な粒子の成長メカニズムであり、その過程 は、いわゆるエアロゾルの一般動力学方程式(General Dynamic Equation; DGE)によって記述される1)。 Discrete-Sectional モデルのように、粒子径分布を比較 的単純な関数で表現し、GDE を解く手法が試みられ てきているが、計算コストやモデルの柔軟性、計算の 精度などを満足するモデルはない状況である。 Buesser らはエアロゾル粒子のブラウン運動を疑似乱 数を用いて模倣するLangevin 動力学(LD)法によって エアロゾル粒子のブラウン凝集を再現し、体積分率で 0.001から0.2程度のエアロゾル濃度が非常に高い領域 ではあるが、2000個の粒子の運動から、粒子径分布の 変化を計算することに成功している3)。このアプロー チでは、粒子径分布を何らかの関数を用いて表現する 必要がないため、今後のコンピュータの能力のさらな る向上により、有効なアプローチとなることが考えら れる。そこで本研究では、画像処理ユニット(Graphic Processing Unit; GPU)を用いて科学技術計算を行う GPGPU(Genral-Purpose computing on GPU)により、よ り低濃度の条件での計算を試みた。