個別要素法による粉粒体シミュレーションへのOpenMP並列の適用

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(1)2012年ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム High Performance Computing Symposium 2012. HPCS2012 2012/1/25. 個別要素法による粉粒体ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝへの OpenMP 並列の適用大塚順住友電気工業株式会社 1.. 解析技術研究センター. はじめに. 3.. 数値計算例. 粉末冶金とは、原料に粉末を用い、これを添加. 粉粒体を貯蔵装置から排出するときの粉体挙. 物と混合、成形して最後に焼結する製法であり、. 動を解析した(図 2)。時間ステップ 5×10-7s、粒. 粉末の充填具合が品質に直結する。プロセス設計. 子数 90 万であり、粉末パラメータは測定値に基. に資するシミュレーション技術の開発が重要課. づき設定した。高速化により、1s 間のシミュレ. 題となるため、個別要素法による解析手法の構築. ーションを実施するための計算時間を 24 日から. に取り組んでいる。これまでに簡易モデルで動作. 8 日に短縮化できた。. 確認したが、実プロセスに近いシミュレーション. 100mm. では膨大な粒子数に伴う計算時間の長時間化の克服が必須課題となる。そこで、マルチコア CPU で並列計算できるようにし、高速化を図った。 2.. 高速化の手続き個別要素法は、粒子に働く力とニュートンの運. 図 2. 貯蔵装置からの粉粒体の排出. 動方程式を陽解法で繰り返し計算する手法である。力の計算では粉末を構成する全ての粒子に対. 4.. して粘弾性モデルで表現した接触力を計算する. おわりに個別要素法の高速化により解析可能な粒子数. ため、計算フローの中で最も計算コストが高い。. を増大できた。さらなる高速化に向け、MPI 並. そこで、接触力計算における粒子番号のループに. 列や GPGPU の適用も検討していきたい。. 対して OpenMP 並列を適用した。並列効率向上 5.. のため、①”schedule 指示節”でスレッド間の負荷. 謝辞. 均一化、②”nowait 指示句”で非同期処理を実施. 本研究は、神戸大学と兵庫県の「企業を牽引す. し、8 並列計算で 3.08 倍のスピードアップを実. る計算科学高度技術者の養成」プロジェクトの支. 現できた(図 1)。. 援を受けて実施された。また、本研究の数値計算は、文部科学省の先端研究施設共用促進事業によ. スピードアップ. 6. 自作コード. 5. アムダール. る支援のもと、東京工業大学学術国際情報センタ. 4. ーの TSUBAME2.0 で実施した。ここに記して、. 3 2. 感謝の意を表したい。. 1 1 2. 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 並列数. 図 1. 並列化効率. 52. ⓒ 2012 Information Processing Society of Japan.

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