ものづくりに HPC を活用するためのツールとケーススタディーQ U A RTE R LY N E WSLE TTE R / WI N TE R 2 016

提供 : 日本造船技術センター

流体解析ソフトウェア FrontFlow/blue

みずほ情報総研 吉村英人

第一原理電子状態計算プログラム PHASE/0 物質・材料研究機構 山崎隆浩
構造解析ソフトウェア FrontISTR

東京大学 橋本 学

VO L .

9計算工学ナビ・レポート

産業界での普及が進む
FrontFlow/blue の現在とこれから
みずほ情報総研は乱流現象の高精度予測を実現する流体解析ソフトウェア FrontFlow/blue(FFB) の開発に2005年から参加し、解析サービスやコンサルティングサービスを通じて、企業のニーズに応えるべく利用と導入のサポートを行ってきました。製品開発の現場に近いポジションで、開発と普及に携わってきた同社サイエンスソリューション部デジタルエンジニアリングチームのチーフコンサルタント吉村英人氏に FFB の最新の状況と今後の展開について聞きました。

みずほ情報総研株式会社
サイエンスソリューション部

吉村英人

はじめに吉村さんのバックグラウンドを教

計算手法を使って、我々が目にしている現FFB のライセンスは完全にフリーですのえてください。

象に近い答えを出すことができます。また、で、通常の商用ソフトウェアのような導入計算の規模が大きくなったとしても、スー時の高額な費用が発生しません。その点は大学時代は河川工学専攻で、川の流れをパーコンピュータや HPC 環境で高速に動お客様にとって大きなメリットで、我々とシミュレーションするために自分で CFD[1]くように設計されているのが特徴です。

しても提案しやすい点のひとつですね。のコードを組んで計算していました。その導入時の技術的な難しさについては、お関係で弊社に入社し、今年で８年目です。

FFB だけであらゆるニーズに対応できる客様の環境によります。インストール後に入ってからは汎用の商用ソフトやフリーのということでしょうか？

出てくる問題や要望もあるはずで、そのあOpenFOAM[2] を使った解析をしたり、自社開発の燃料電池シミュレータに関わったりしてきました。

たりは我々のコンサルティングサービスをいいえ。解析の規模が大きくなるとスーパーコンピュータを使ったとしてもそれな利用していただければ、いろいろとサポートできると思います。

FFB の開発とコンサルティングに関わるりの時間がかかりますし、メッシュを作るようになったのはこの４〜５年くらいのこ難しさがまだ課題として残っています。結FFB を動かすにはどのくらいのスペックとで、2011年に京が動き出し、それに合局はお客様がどういう課題を抱えているかの計算機があればいいのでしょうか？

わせて開発を加速させるため私も開発に参に尽きるんですね。「あまり細かい現象は加しました。

いらない、まずざっくりと当たりを付けた

もちろん解きたい問題によるのですが、い」というのであれば、大規模な LES 解

たとえばターボ機械の場合、流体を計算析は向いていません。

するときの格子数は小さく見積もっても1

みずほ情報総研は FFB の開発に最初期から関わってきました。その一方で解析サービスや導入コンサルティングという形で産現象のメカニズムを詳細に知る必要があるときにこそ FFB は有効です。

億弱くらいは必要になってきます。1ノードあたり100万格子として128ノード程度。

業界に提供する役割も担っています。FFB

たとえば、お客様がある部材を提供して以外にも多くのシミュレーションソフトいて、それに不具合が起こったとしましょ

ウェアを取り扱っていますが、そのなかでう。その不具合がどういうメカニズムで発正確な見積もりは扱う問題によって変FFB はどう特徴づけられているのでしょう。

生しているのかを把握して、事故の防止やわってきますので相談してください。課題

今後の製品開発に繋げる必要があります。の内容、お使いの計算機、予算などに基づまずそのくらいの規模のコンピュータがあれば計算できるでしょう。

従来の設計開発で使われてきた流体のシ

そういう状況でこそLESによる大規模解析、いて、新たなマシンの導入も含めた提案がミュレーションソフトウェアは、計算コス

つまり FFB を使った解析サービスを提案可能です。

トを抑えるために RANS[3] という手法を使します。

お客様の計算機では対応できない場合は、い、細かい渦をモデル化して取り扱ってき弊社にも計算機がありますし、FOCUS[5]ました。それでは、実験で見えるような細自社で FFB を使いたいという要望に応えや京コンピュータの利用を提案することもかい現象をなかなか把握できないんですね。

る導入サポートも提供していますね。導入できます。

FFB は、RANS の代わりに LES[4] というは容易ですか？
[1] Computational Fluid Dynamics, 数値流体力学[2] Open source Field Operation And Manipulation, GNU GPL で公開されている C++ ベースの CFD ソフトウェア[3] Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations, レイノルズ平均を用いるナビエ・ストークス方程式の解法[4] Large-Eddy Simulation, ラージエディシミュレーション[5] 公益財団法人 計算科学振興財団 ( 本誌 Vol.4参照 )2

計算工学ナビ Vol. ９

FFB を京で使いたいという企業からの問のでしょう？

みずほ情報総研は FFB のようなシミュレーい合わせは実際にありますか？

ションソフトウェア開発のプロジェクトに今、京を使うと300億格子規模の計算が開発者として参加し、またそれを解析サーニーズは増えてきています。

できます。ポスト京の時代には1兆格子くビスやコンサルティングサービスとしてユー感覚的な話にはなりますが、京が動きはらいまで可能になるでしょう。それだけ大ザーに提供しています。システムインテグ

じめてから4年が経ち、それだけスーパー規模かつ詳細な現象をシミュレーションでレーターのこうした取り組み方は一般的なコンピュータや HPC に対する関心度は上きるようにするのが今後の開発方針のひとのでしょうか？

がってきていると思います。こちらから持つです。

ち出さなくても、お客様のほうからスパコンの話題になることが多いのです。
今まで考えていたよりも大規模な計算がもうひとつは、その能力を複数の計算を私は特徴的だと思っています。我々のよ並行に流すために使ってパラメータスタうに開発とサービスの両方を行っている例ディーを実現することです。

はほとんどありません。

より短い時間でできる、それによって今ま現在は300億格子規模の計算を1回流す

弊社は前身の富士総研、芙蓉情報セン

でわからなかった現象が見えるようになだけですごい体力と計算コストを使っていターの時代から計算科学に強いシンクタンる、という情報を目にする機会が皆さん多ます。将来的にはこれを1回で終わりにすクとして国プロや企業のソフト開発に関くなっていると思いますね。計算事例を見るのではなく、同規模のきちんとした計算わってきました。課題解決に必要であれて「そういう計算ができるのか、できるのを複数のケースについて行い、その結果をば、シミュレーションソフトウェアの内製であれば我々もやってみたい」と。

使って設計の最適化に繋げるのが目標のひも行ってきました。その経験が現在に引きとつです。

継がれ、FFB にも活かされています。

今後、FFB はどんなふうに進歩していく［図1］FrontFlow/blue と京を用いて行われた大規模 LES 解析の例

より快適な自動車を実現するため、設計段階で室内の騒音を予測することが求められている。この解析事例は、高速走行時の空力騒音に着目し、大規模なLES 解析を実行してその予測精度を評価するために行われた。100km/h で走行する車体に生じる2kHz 以下の振動を予測するために解像度1.5mm の計算格子を生成した。計算には京を使用 ( 計算規模については表1参照 )。計算結果は実験データと比較され、高精度な予測が可能であることが示された。画像は車体表面の瞬時渦度の絶対値分布を可視化したもの。

［表1］京で行った計算の規模と所要時間

格子数CPU 数
ピーク性能 [TFLOPS]
時間刻み [ μ sec]

粗いメッシュに 精細なメッシュよる準備計算 による本計算
8000万
50億
1024
12854.03456
43210.8

毎ステップ計算時間 [sec]0.69.3

合計計算時間 [hour]

16.760

提供 : スズキ株式会社

3計算工学ナビ・レポート

実りの多いシミュレーションを実現する
第一原理電子状態計算プログラム PHASE/0
物質・材料研究開発機構が中心となって開発が続けられている PHASE/0は密度汎関数理論に基づく擬ポテンシャル法による平面波基底の第一原理電子状態計算プログラム。全エネ
ルギー、電荷密度分布、電子の状態密度、バンド構造、安定な原子構造などの計算ができます。
この記事では、京コンピュータに対する最適化とその応用例、ユーザーサポートの取り組みなどについて紹介します。

物質・材料研究機構
理論計算科学ユニット 特別研究員

山崎隆浩

前 回 ( 本 誌 Vol.2)PHASE/0の 状 況 を う か

リエ変換を使うのは馬鹿げているという話

従来、このくらいの原子数の規模の演算がってから、およそ2年が経ちました。主もあるんですが、我々はこれを京の上で効で並列効率を出すのはなかなか難しかったにこの2年の間に進められた研究開発につ率よく実行することに、理化学研究所 計のですが、一番需要が多いのはこの規模か、いて教えてください。

算科学研究機構と共同で取り組んできましもう少し小さい領域なんですね。産業応用

た。

を考えると、数万、数十万原子といった規２つ方向性があります。ひとつは並列効3次元フーリエ変換を行うときに、X 軸模の１点計算よりも、数千原子規模までの率を上げていく方向。京の上で性能を出す

Y 軸 Z 軸 を MPI 並 列 空 間 の 中 で、 例 え ば原子数で第一原理の分子動力学計算を行うために並列効率と単体ノード（単体コア）

ZXY という配列に置き換える ( 転置転送）方が実りが大きいだろうとわわわれは考えの効率を上げるチューニングを行いました。

ところが時間のかかる処理なのですが、京ています。

京だけでなく他のマシンでも効率は向上しのネットワーク構造は6次元のメッシュ／トーています。幸い、今の時代は、マシンが違っラス構造になっていて、これをうまく利用チューニングの成果を活用した応用例がいても単体コアに関しては同じようなチューすることによって並列効率を向上させるこ

くつか発表されています。ここではシリコニング手法が使えます。マシンごとに細かとができます。つまり、MPI 空間への配置

ンカーバイド (SiC) 半導体の例を説明していことを考えなくて良くなったんですね。

を工夫すると、3次元×３次元の独立したください。

もうひとつの方向は機能追加です。精度

空間が取れ、転置転送するときの経路が短の高い計算をしたいという要望に応えるた

くなるように制御でき、フーリエ変換の処

SiC はエネルギーロスが少ないパワーデめに新しい機能を加えました。

理もボトルネックにならず、計算速度が保バイスの材料として近年盛んに研究されたれることがわかりました。ているテーマです。我々が着目したのは、まず前者の京における性能向上について詳しくお願いします。
3次元のフーリエ変換がネックになっていたんです。大規模な密度汎関数法でフー約4,000原子規模のモデルに対し、京のSiC と酸化膜 (SiO2) の界面。ここがどうしフルノード（約80,000ノード）まで並列数ても乱れるのです。そうすると電流がうまを増やしても計算時間は減っていきます。

く流れなくてエネルギーをロスしてしまう。

ここまで並列効率が伸びていくことを示せ

良い界面を作るレシピを世界中が考えていたのは大きいと思います。【図1】ます。ここでいうレシピとは、温度や O2［図1］PHASE/0の京コンピュータにおける並列効率実行時間 500[sec/SCF]

450448.01

DGEMM:other
DGEMM:core
FFT:other
FFT:Alltoall
フーリエ変換FFT:core｝

400350300
250224.16

200150116.88

100
62.54

33.08

5018.07 10.81

048496

計算工学ナビ Vol.91923847681536

3072

7.19 4.95 3.80 3.06 2.816144 12288 24576 49152 82944 ノード数

3,848原子の SiC 系を対象にセルフコンシステントフィールド (SCF) 法の繰り返し計算の1回あたり所要時間を測定した。京のインターコネクト機構を活用したチューニングにより、48ノードからフルノードまで良好な並列処理効率を示している。本文では触れていない行列積の計算 ( グラフ
中 DGEMM と示されている領域 ) にも京の機構を活用したチューニングが施されている。

[1] イベント情報 https://azuma.nims.go.jp/events[2] 使用許諾条件 https://azuma.nims.go.jp/cms1/downloads/softwareを入れる頻度を制御するウインドウをいか

界面の不純物ギャップが話題になることがに狭めていくか、あるいはいかに別の分子多いんです。

を添加するかといったことです。

ギャップ中の順位とオリジンを同定する

プラチナ表面の CO 吸着が最終的な題材ですが、その前に精度を検証するための予備計算を実習に取り入れます。

まず、SiC 基板と SiO2の界面に炭素 - 炭ために精度の高い計算を実現すると同時に、どういうパラメータで始めれば精度の良素結合 (CC ボンド）がいっぱいある構造【図この部分の並列効率の向上と演算量の低減

い計算ができるかを知るために予備計算は2】 から出発して、ここに O2を持って来たを実現する計算手法を開発しました。こ不可欠です。しかし、手間がかかる部分でときに何が起こるかを温度の要素を入れたれが最近の機能追加では一番大きな所で、もあって、講習会では省くこともありまし計算で見ています。カーボンが残ると界面PHASE/0の次の公開バージョンで取り込た。次回は、新たに開発したパラメータエ特性を悪くするので、きれいに余剰カーボまれる予定です。

ディタを使って、予備計算におけるパラメーンを排出したい。基本的に CO の形で出るタスタディを体験して頂く予定です。

はずなので、どうすればうまくそうなるのPHASE/0チームは利用講習会 [1] という形かを知るのが計算の目的ですね。

で顔の見える普及活動を行ってきました。

より実践的な講習になるわけですね。最後

結論はまだ出ていないのですが、反応をそこでは潜在的なユーザーと直接意見を交に今後の PHASE/0について山崎さんの展律速している要因の候補はいくつか見えて換する機会も多かったと思います。今、企望を聞かせてください。

きました。今後、強いスケーリング性能を業のユーザーはどんな要望を持っているの持つ PHASE/0を使って、ここで説明したですか？

もの以外にも、いくつかの界面モデル構造高機能が欲しい人に向けてプログラムを開発していきます。大きい計算が必要な人に対して長時間の分子動力学計算を繰り返反応を見たいという声が多いですね。半のためにチューニングもしていきます。たすことで、より良いレシピの開発に役立つ導体や金属の表面でどういうことが起きてだし、大きな規模の計算を大きな計算機で知見が得られるだろうと考えています。

いるのかを見たいのだと思います。より具やるだけではなく、成果を得やすい比較的体的には電池の中の原子の拡散反応を知り小さな規模での性能を上げていくことにもたいという声もありました。

注力したいと思っています。

2つ目の方向性、機能追加についてはどうですか？

バージョンアップのたびに多くそういった計算をしたいという欲求は以

そして、誰でも使えるようにしたいでの機能追加が行われていますが、直近の代前からあったはずですが、大規模な計算にすね。そのためにも参加者を増やしたい。

表的な新機能をあげてください。

なるので計算機資源の問題がありました。

我々はソースを全部公開しているので [2]、今でも誰もができるわけではなくて、現状メンテができる人とか、機能追加とかバグでどこまでできるかを確かめつつ攻め方を取りができる人に加わってもらえると嬉し考える感じになるでしょう。

いです。

これまで密度汎関数法という方法では、どうしてもバンドギャップが正しく出ませんでした。改善する手法はあったものの、それを入れると計算が圧倒的に遅くなると次の利用講習会では HPC/PF( 本誌 Vol.7いう課題があったのです。一方で正しい参照 ) と連携する新しいツールの実習があギャップを求めたいという要望は多かった。

りますね。
［図2］SiC 半導体の酸化膜形成シミュ
レーション

理想 SiC 表面（下側）と結晶性の SiO2（ 上側）を重ねて、京を使って理想界面構造を求める計算を行った。この界面構造（左側）に酸素分子を供給して数ピコ秒の有限温度の計算をすることを繰り返すことで新たな知見を得て、最適な成膜レシピを獲得する。

●シリコン (Si)

●酸素 (O)●炭素 (C)5

計算工学ナビ・レポート

ユーザーと共に成長する
オープンソース構造解析ソフト FrontISTR
FrontISTR ( フロント・アイスター ) は、
「FrontISTR 研究会」[1] が中心となって開発が進められている並列有限要素法プログラムです。そのプログラムはオープンソースで公開されており、ユーザーに対するサポートも精力的に行われています。この記事では、

東京大学 新領域創成科学研究科人間環境学専攻

研究開発とユーザーサポートの両面で FrontISTR に関わっている東京大学の橋本学講師から最新の成果について聞きました。

橋本 学 講師

橋本さんはいつ頃から FrontISTR に関わっ

ここからは FrontISTR 関連プロジェクトのからの参照に対して効率化が行われました。ているのでしょうか？

研究成果について聞いていきます。HPCI

さらに、反復法の前処理のスレッド並列化

戦略プログラム分野４『次世代ものづくり』には、演算の依存性をなくすためにマルチ私が東京大学に来た2011年からです。の課題のひとつとして、FrontISTR の反復カラーオーダリングが使用されました。

最初に FrontISTR を使用したのは、東芝、法ソルバーのハイブリッド並列化 [3] の性

大規模計算に対してハイブリッド並列化

帝京大学、東京大学の共同研究である「高能評価が京コンピュータで行われました。の性能評価を行うため、プリント配線基板性能タービンブレードの設計に関する研究」の熱反り解析が行われました (【図1】参照 )。

でした [2]。蒸気タービンの低圧ロータの最平成24年度に京コンピュータ上で反復配線基板の反りを解析するには、細かい配終段動翼が計算対象でして、流体力が作用法ソルバーの並列性能最適化が行われまし

線のパターンを忠実にモデル化する必要がする動翼の変形や振動応力を予測するといた。これは、一般財団法人高度情報科学技あります。解析メッシュの規模が小さいと、うものです。並列計算には地球シミュレー術研究機構神戸センター利用支援部にご協配線のパターンを表現できなくなってしまいタを使用しています。この共同研究は現在力いただいたもので、講演論文 [4] や報告ます。解析モデルについては、講演論文 [6]も続いています。

書 [5] の形で成果発表されています。

をご覧ください。京コンピュータの8,192ノー最適化の対象となったのは、反復法ソルド(65,536コア)を用いて約75億自由度の問

これまでの経験から、FrontISTR をどのよ

バー内で計算負荷が大きい行列ベクトル積題がハイブリッド並列で計算され、大規模うに評価するようになりましたか？と前処理です。演算ループの OpenMP 並

構造解析への適応性が実証されました。

列化において、行列の非零要素の数を数え
FrontISTR は、解析メッシュの規模が大て、演算数が均等になるようにブロック分

ブリヂストンと東京大学の共同研究で行っきくなったときに商用ソフトより高い並列性割が行われました。また、京コンピュータているフィラー充填ゴムの解析についても能が得られる線形ソルバーを備えています。には、セクターキャッシュという2次キャッシュ教えてください。

それから、商用ソフトの多くは中身がブラッを２つの領域に分割してどちらにプログラムクボックスであり、ユーザーサブルーチンによっ変数を格納するかをコーディングレベルで指この共同研究も現在継続中のものです。て外側をカスタマイズできたとしても内部を定できるという機能があります。このセクタータイヤに利用されているゴム材料はフィ自由にカスタマイズすることは難しいと思いキャッシュ機能を使用して、2次キャッシュラー充填ゴムと呼ばれています。カーボンます。FrontISTR は、商用ソフトと比べると歴史は浅いですから、商用ソフトのよう解析モデル

解析結果 : Z 方向変位にユーザーが要望する細かい解析機能までカバーしていません。しかし、ユーザーが直面している問題に対して細かい部分にま11% の差で解析機能をカスタマイズできますし、利用する並列計算機に対して線形ソルバー部分をチューニングすることもできます。

解析結果 : ミーゼス応力［図1］京コンピュータでの大規模解析の例 [5][6]

プリント配線基板のリフロー工程で熱により生じる反りを大規模な解析メッシュを使用して解析した。オリジナルのメッシュサイズは30μmである。これに対して2回のリファインを行い、メッシュサイズ7.5μm（約25億要素）の解析モデルを生成した。京コンピュータの8,192ノード (65,536コ
ア ) を使用するハイブリッド並列計算を実施した。

6

計算工学ナビ Vol.9

変位に応じて変化

メッシュサイズ 30μ m(a) リファイン1回 (1億自由度 )(b) リファイン2回 (75億自由度 )ブラックに代表される充填剤を純粋なゴム［図2］クラウドコンピューティングを用に加えると、ゴムの硬さ・強さ・耐摩耗性いた Web ベースシステム "Cistr"[12]を向上させることができるそうです。このクラウドサービスの特徴を活かして、Web 環境上で FrontISTR による並列構造解析を実現

充填剤の形状や位置によりゴム材料の変形した。CAD ファイルからの解析メッシュの自動生成、解析条件の設定、スパコンなどの外部の様子が違ってきます。そこで、3次元 CT技術から充填剤の形状や位置のモデルが作計算機による計算の実施、解析結果の可視化といった CAE の一連のプロセスを Web ブラウザられ、京コンピュータを使って約2億自由のみで行うことが可能である。

度のフィラー充填ゴムの大変形解析が行われました [7]。純粋なゴムを微圧縮超弾性体伝動ベルトの解析などに対する検証が実施ません。また、計算機ごとに FrontISTR プとしてモデル化するのですが、この微圧縮されています。

ログラムをインストールしたり、ジョブの投入・実行方法を覚えたりする必要はあり超弾性体の大変形解析を行うために、u/p定式化 [8] という変位と圧力を一緒に解く「FrontISTR 研究会」の活動について教えません。Web ブラウザを開いて、CAD モ定式化を FrontISTR に実装しました。京コてください。

デルを読み込み、解析メッシュ作って、境界条件を与え、並列計算機を選べば、そのンピュータを利用して、従来の解析領域 ( 約100nm) より大きな領域 ( 約900nm) での大規模計算が可能となり、従来の計算値よりFrontISTR は、垂直方向と水平方向での計算機にジョブ投入してくれます。

取り組みがなされています。
垂直方向の取り組みは、スパコンを必要最後に橋本さんのお考えを伺います。これとしていて、機能拡張を伴うような使い方からの5年あるいは10年くらいのスパンでFrontISTR の機能面での拡張について、最をしたいユーザーを対象としています。そ考えたとき、FrontISTR をどう進歩させて近行われたものを挙げてください。のようなユーザーと共同研究の枠組みを構いきたいですか？

実測値に近い計算値が得られています。

築することで、FrontISTR プログラムの高機能面での拡張はいくつかありますが、度化を図ることが目的です。

これまでより成長率は低下するかもしれその一つとして、3×3自由度ブロッキン

一 方、 水 平 方 向 の 取 り 組 み は、 主 にませんが、今後も計算機の性能は向上してグ構造要素の導入があります。これは、ソFrontISTR 研究会の活動を通して行われていきます。その計算機の性能に応じて解析リッド要素を用いる場合と同様に、構造要います。スパコンを必要としていない方もモデルの規模を大きくするだけでなく、よ素 ( 梁要素やシェル要素 ) を用いるときに含む広範なユーザーを対象としていて、ユーり複雑な現象を計算できるようにしたいと生じる剛性マトリックスを3×3BCSR 形式ザーが一緒になってプログラムの普及や維思っています。

で格納する要素です。これによって、ソリッ持管理を行っていくことが目的です。

我々が解きたい現象は様々な場の相互作

ド要素と構造要素が混在する問題に対しFrontISTR 研究会は、2013年4月に東京用によって生じているマルチフィジックスて、プログラムの修正なしに、FrontISTR大学の奥田洋司先生が中心となり発足されですが、いくつかの場や作用は与える影響に実装されている3×3 BCSR 形式によるました。2015年12月までに24回の定例会が小さいと考えられて無視されてきまし反復法線形ソルバーを利用できます。このを開催し、活発な活動を行っています。

た。京コンピュータでは、場や作用の数が少ない、数億自由度の問題を弱連成で解析機能は、いくつかの FrontISTR 関連のプロジェクトで使用されています。例えば、鹿直近の研究会でハンズオンが行われた新シすることでも厳しいように感じています。

島建設と東京大学の共同研究では、地盤 -ステム "Cistr" とは何でしょうか？

5年後や10年後の計算機の性能に応じて、より多くの場や作用を考慮したマルチフィ建物モデルの地震応答解析が行われています [9]。地震波に対する RC 造建物の過渡応"Cistr"( シスター )(【 図2】参照 ) はクラ

ジックスシミュレーションが FrontISTR で答や損傷を精度良く予測することが目的でウドコンピューティングを利用して、構造可能になると良いと思います。もちろん社あり、近傍地盤をソリッド要素、建物をソ解析のプリ処理、ソルバー実行、ポスト会的なニーズを念頭に置きながらの話です

リッド要素と構造要素の組み合わせとして処理を行えるシステムです。第24回の定が。例えば、溶接シミュレーションでは、モデル化しています。

例会 (2015年12月21日実施 ) では、東京大構造の変位場と温度場が相互作用します。

学、福井大学、FOCUS をテレビ中継して、これに相変態や溶融部の流れ場の作用も考Cistr のハンズオンが行われました。

慮して計算できると、より高精度な計算を一方で、陽的自由度消去法を用いた反復法 [10] や内点法アルゴリズム [11] など、接触解析の機能も開発が進んでいます。例えば、ユーザーは Web ブラウザを起動すれば実現できます。このようなマルチフィジッ

電子機器部品の接触解析、自重とトルクをCistr を利用でき、新たにクライアントソフト

クスシミュレーションを FrontISTR で計算負荷される車輪・レールの接触解析、摩擦のようなものをインストールする必要はありできるようにしたいと考えています。

[1] FrontISTR 研究会のホームページ , http://www.multi.k.u-tokyo.ac.jp/FrontISTR/[2] 橋本・奥田・田沼・福井・奥野・佃・渋川 , 高性能タービン翼設計のための大規模片方向 FSI 解析 ,日本機械学会第27回計算力学講演会 , pp.1-2, 2014.
[3] MPI 並列 ( ノード間並列 )とOpenMP 並列 ( ノード内並列 ) を組み合わせたハイブリッド並列[4] 奥田・佐藤・末光 ,「京」における FEM 構造解析コードのハイブリッド並列最適化 -FrontISTR
反復法ソルバーを中心として -, 日本計算工学会計算工学講演会論文集 , Vol.18, pp.1-4, 2013.
[5] 課題番号 hp120289, 平成24年度 HPCI システム利用研究課題利用報告書 , https://www.
hpci-office.jp/output/hp120289/outcome.pdf[6] 稲垣・末光・袁・奥田 , 大規模構造シミュレーションによるプリント基板の構造信頼性評価 , 日本計算工学会計算工学講演会論文集 , Vol.18, pp.1-4, 2013.
[7] 門脇・橋本・奥田・瀬田・平郡 , 充填ゴム内部微小構造を考慮した大規模並列 FEM 解析 , 日本計算工学会計算工学講演会論文集 , Vol. 19, 2014, pp. 1-3, 2014.

[8] Sussman, T. and Bathe, K.J., A finite element formulation for nonlinear incompressible
elastic and inelastic analysis, Computers & Structures, Vol.26, pp. 357-409, 1987.
[9] 橋本・高橋・森田・奥田 , 地盤 - 建物モデルに対する並列有限要素法の性能評価 , 日本機械学会2015年度年次大会 , pp. 1-3, 2015.
[10] 後藤・橋本・奥田 , 陰的および陽的自由度消去法を用いた多点拘束条件処理における並列反復法線形ソルバーの収束性 , 日本シミュレーション学会論文誌 , 第7巻 , 第1号 , pp.1-9, 2015.
[11] Inagaki, K., Hashimoto, G. and Okuda, H., Interior point method based contact analysis
algorithm for structural analysis of electronic device models, Mechanical Engineering
Journal, Vol.2, No.4, Paper No.15-00146, pp.1-10, 2015.
[12] Ihara, Y., Hashimoto, G. and Okuda, H., Large-scale finite element analysis using webbased cloud CAE platform, Proceedings of the Fifteenth International Conference on Civil,
Structural and Environmental Engineering Computing, pp.1-9, 2015.

7

今号の表紙

京と FrontFlow/blue を使った大型船舶の推進状態の解析

大型船舶の船型設計に欠かせない、自航試験と呼ばれる、曳航水槽 (400m)で船 (6ｍ ) がプロペラによって推進している状態を計算した結果を表しています。この計算は44億格子を使った世界最大規模の計算で、京コンピュー
タとFrontFlow/blueを使った次世代の技術と評価されています（COMPIT'15にて最優秀論文賞）。曳航水槽試験と同等な精度が得られるようになれば、船舶設計が革新的に変化すると期待されています。
日本造船技術センター 西川達雄

編集後記

HPCI 戦略プログラム分野４『次世代ものづくり』の各プロジェクトは、開発したソフトウェアが産業界で広く活用されるよう、ユーザーサポートに力を入れています。ユーザー会やワークショップといったお互いの顔が見える活動も継続的に行われていて、記事ではそうした事例についても紹介しています。（F）

計算工学ナビ オフィシャルサイト

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http://www.cenav.org/

計算工学ナビ Vol.9
発行日： 2016年1月1日
発

行： 東京大学生産技術研究所
革新的シミュレーション研究センター〒153-8505 東京都目黒区駒場4-6-1
office@ciss.iis.u-tokyo.ac.jp