Japan Advanced Institute of Science and Technology
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Title
有限差分法による非圧縮粘性流体シミュレーションの
高性能並列計算の研究
Author(s)
黒川, 原佳
Citation
Issue Date
2002‑03
Type
Thesis or Dissertation
Text versionauthor
URL
http://hdl.handle.net/10119/918
RightsDescription
Supervisor:松澤 照男, 情報科学研究科, 博士
有限差分法による非圧縮粘性流体 シミュレーションの高性能並列計算の研究
情報科学研究科 情報システム学専攻 黒川 原佳 平成
年
月
日
論文の内容の要旨
本研究では，高効率な 計算を行なう つの手法について検討 し，その手法を適用した計算における並列性能を明らかにした．並列計算の効率を効率よく向 上させるためには，つの方法を個々に検討することでは不十分である．これらの方法は，個々に検討が行 なわれていたが，つの手法によって総合的に性能を向上させる試みは行なわれていない．これら つの 方法を 法を用いた非圧縮粘性流体のシミュレーションプログラムに対して適用し た．本研究で用いる各方法は，既存シミュレーションコードや方程式解法アルゴリズムから大きな変更なし に実現できる．そのため，分野の研究者が容易に実現可能な方法であるため，並列計算の効率 向上に非常に役立つと考えられる．
法を用いる非圧縮粘性流体シミュレーションを行なった．計算対象は，三次元計算モデルとして，
管内流れ問題，キャビティー問題と円柱周りの流れを対象とした．キャビティー問題では，単純形状であり 計算精度の検証が行ないやすい．また円柱周りの流れ計算では，非定常非圧縮粘性流体の並列シミュレー ションの総合的な性能計算性能，収束性能等と有効性を議論した．
本研究で検討したつの並列計算の性能を向上させる手法は次のとおりである．
領域分割パターンの適値の選択方法
通信時間の削除方法
スカラー型並列計算機に適した !! " 法 領域分割パターンの適値の選択方法は，領域分割法における分割パターンによる性能変化を予測し，最も 性能が高くなる分割パターンを選択する方法を示した．通信時間の削減方法は，の手法を踏まえて 計算における通信時間を通信隠蔽法非同期通信計算重複法を用いて削減し，並列計算性能を向上させる 方法を示した． 法は，スカラー型並列計算機において計算処理性能を向上させる方法であり，上 記の方法と組み合わせれば，並列計算をより効果的に実行できる．
これらを組み合わせることで得られる シミュレーションの並列化性能の向上は非常に高いものに なった．最適な領域分割パターンの選択方法において，ほぼ ##$ の確率で最適な分割方法が得られた．
最適な分割パターンの選択を行なった，通信隠蔽処理において%#$ 程度の並列化性能の向上が得ら れた． 法においては，逐次処理の性能で 法に対して &#$ 程度の性能向上が 得られ，並列化においても性能低下は大きく見られず．通信隠蔽処理を適用した場合はさらに効率が向上す ることが分かった．これら全ての方法を適用した場合，経験則と従来法による方法に対して，約倍 の性能向上が可能である．
キーワード 数値流体力学，並列シミュレーション，領域分割法，通信隠蔽処理法，並列 法の改良
