極限環境下の流体・構造連成現象に関する超並列解析システムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555026
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 矢川 元基 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40011100)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大島 まり 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (40242127) ; 奥田 洋司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90224154) ; 吉村 忍 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90201053) ; 大橋 弘忠 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (80185355)
• Keywords: 流体・構造連成 / 乱流解析 / 非線形応力解析 / 極限環境 / 超並列 / ワークステーションクラスタ / 原子力プラントシミュレータ

Research Abstract

(シミュレーション事象抽出)原子炉の安全解析に高性能シミュレーションの果たす役割を検討し、特にシビアアクシデントについてシミュレーションする際の問題点と開発方策をまとめ、超並列コンピューティングの果たす役割を明らかにした。
(並列処理する構造・流体解析)領域分割法に基づく大規模3次元構造物応力解析コード、
Element-by-Elementな解法に基づく大規模3次元流体解析コードの開発を行った。また、それを既存の超並列計算機(KSR,CRAY)に適用し性能評価を行った。さらに事象解析の並列処理を実現化するためのワークステーションクラスタ環境を整えた。また、格子ボルツマン法による流体シミュレーションの並列化を行った。計算手続の局所性が強く並列化に適したアルゴリズムである。矩形障害物がある場合の流れを対象として、領域分割によりCPU数64までの計算を行い並列化効率を検討した。問題の規模にもよるが並列化効率はきわめて赤く、また、大きなキャッシュレジスタを備えたマシンではキャッシュヒット率の関係で並列化効率が1を上回る結果を得た。
(PVMによる流体解析)流体・構造連成を解く際に、まずネットワーク分散処理による流れ場の並列解析を試みた。対象としては、トルクコンバータ内翼列の乱流解析と、領域分割法によるキャビテの有限要素法解析であり、それぞれPVM(Parallel Virtual Machine)を適用して、並列解析を行った。機能分散によるトルクコンバータの解析は、PVMを適用することにより計算効率が向上した。一方、領域分割法の解析は、解析対象が小規模であるとこから、PVMを適用することによる利点を得ることができなかった。今後は、計算効率をさらに向上するためにアルゴリズムの検証を行うとともに、流体解析とともに構造解析も行う予定である。

Research Products

• [Publications] 矢敷達郎、矢川元基、奥田洋司: "非圧縮性粘性流れのアダプティブ有限要素法-事後誤差評価と節点分布密度制御に基づく方法-" 日本原子力学会誌. Vol.37,No.3. 228-237 (1995)
• [Publications] 大橋弘忠: "「スーパーシミュレータの開発と課題」原子力と先端技術、" NSA/COMMENTARIES. No.3. 93-107 (1995)
• [Publications] Hiroshi OKUDA and Genki YAGAWA,: "Parallel Finite Element Fluid Analysis on Element-by-Element and Unstructured Multi-Color Basis." Computational Mechanics‘95,Proc. of the International Conference on Computational Engineering Science(ICES‘95). Vol.1. 917-922 (1995)
• [Publications] 松田進也、小林敏夫、谷口伸行、大島まり: "「PVMを用いたトルクコンバータ内翼列の乱流解析」" 生産研究. 48. 77-77 (1986)