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きゅうたちづ
5 years ago
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1 2011/12/2 オープンCAEシンポジウム2011 オープンCAEを活用した大規模高速演算及び大規模モデルの取扱株式会社デンソー技術管理部 CAE開発設計促進室野村悦治今川洋造

2 背景 2 / ,024コア数千コアＦＯＣＵＳスパコン利用料金表１ノード当り１か月 60,480 円 12コア 100コア級の計算環境約５００万円年 8コア

3 大規模計算の実用例その１ 3 / 27 メッシュボクセル約１５００万セル現象0.5s 25回転計算時間 32h@96コア

4 大規模計算実用例その２ 4 / 27

5 計算対象と計算目的 5 / 27 自動車用の回転送風機器カーエアコン送風機ラジエータファンなど試作前段階で性能流体騒音ファン性能効率評価流体騒音広帯域騒音を含むを計算で予測製品CADデータを使用自動メッシュ作成

6 大規模計算の企業内実務適用に際しての課題汎用ソフトの利用 6 / 27 コストオープンCAEの利用ソフトの性能ノウハウ不明

7 オープンCAEの利用経験 / ダクト静止体の騒音解析ファン回転体の騒音解析２００６第２０回数値流体力学シンポジウム

8 目的とゴール 8 / 27 研究の目的オープンCAEで実用可能性を見出す既存技術公開情報の活用自助努力独自解釈自己責任活用ノウハウの構築発表の目的活用ノウハウソフト性能評価結果の公開ゴール計画 11/1 3 5 PCクラスタ導入申請発表依頼オープンCAE開発利用者からのFB 利用者の拡大新たな視点ノウハウ 7 テスト運用 PCクラスタ入荷 9 11 本番機械学会 WSで発表 12/1 本日発表 3 精度検証技術確立

9 使用した計算環境 9 / 27 社内ネットワークへファイルサーバログインノード CPU メモリ HDD Gigabit Ethernet 計算ノード１４台ﾈｯﾄﾜｰｸ Xeon 5650(6コア) 2 48GB 12TB 10GB Ethernet GB Ethernet 計算ノード１４台 InfiniBand PCクラスタミドルウェア OS CentOS (x64) 5.5 ミドルウェア Rocks(x64) ver 5.4 ジョブ管理 GridEngine ver 6.2u5 状態表示 Ganglia ver 3.1 流体騒音熱流体可視化ファイルサーバログインノード CAEソフト FrontFlow/Blue OpenFOAM ParaView CPU コア数メモリ HDD ﾈｯﾄﾜｰｸ Xeon X GB 72GB InfiniBand(QDR) GB Ethernet 総コア数１６８総メモリ３３６GB

10 回転場流れのLES計算用オープン系ソルバー 10 / 27 FrontFlow/Blue(FFB) 有限要素法ソルバーメッシュは独自 GF 形式 gridgen形式は変換ok メッシュタイプは全テトラまたは全HEX v6.1 '11/6 以降マルチ要素にも対応 OpenFOAM-1.6-ext / pimpledymfoam 有限体積法ソルバーメッシュタイプは多面体なら何でもOK 独自形式様々な形式 fluent,ccm+,.. の変換も可能独自のメッシュ作成ツール blockmesh,snappyhexmesh

11 オープンCAEを活用した回転機器の非定常LES解析製品CAD データ自動メッシュ作成 pch STL engrid 既存自作 Snappy HexMesh ポスト処理可視化全テトラ FFB netgen iges ｓｔｐ I/F Tetmesh 非定常流れ計算メッシュ回転 11 / 27 ParaView 全テトラプリズム OpenFOAM -1.6-ext 全HEX ベース多面体メッシュ形式

12 オープンCAEを活用した回転機器の非定常LES解析製品CAD データ自動メッシュ作成 pch STL engrid 既存自作 Snappy HexMesh ポスト処理可視化全テトラ FFB netgen iges ｓｔｐ I/F Tetmesh 非定常流れ計算メッシュ回転 12 / 27 ParaView 全テトラプリズム OpenFOAM -1.6-ext 全HEX ベース多面体メッシュ形式

13 オープンCAEを活用した回転機器の非定常LES解析製品CAD データ自動メッシュ作成 pch ポスト処理可視化全テトラ FFB STL ParaView netgen iges ｓｔｐ I/F Tetmesh 非定常流れ計算メッシュ回転 13 / 27 engrid 既存自作 Snappy HexMesh 全テトラプリズム OpenFOAM -1.6-ext 全HEX ベース多面体メッシュ形式

14 FFBの調査状況サマリー 14 / 27 オールテトラ数１００万セルでの計算は実施済 '09/12 計算速度はOK 計算精度に難境界層の分解能マルチ要素レイヤーメッシュ対応版の調査('10/6 ) 製品CADデータを使ったメッシュ自動作成は目処がついたものの FFBでの計算は発散上記自動メッシュ作成ツールは並列計算対応困難で１０００万超メッシュは FFBのリファイナー機能に期待リファイナー機能がオーバーセット計算で不具合

15 OpenFOAMの調査状況サマリー 15 / 27 製品CADデータを使ったsnappyHexMeshによる自動メッシュ作成は実用化の可能性大定常計算であれば１０００万超規模の計算も並列高速化可能メッシュを回転させる非定常LES計算は OpenFOAM のext版のGGI機能を利用可能回転領域のメッシュ作成に工夫が必要であったが動作確認は出来た並列演算による高速化性能はやや物足りない

16 OpenFOAM - snappyhexmeshによるメッシュ自動作成 16 / 27 基礎メッシュ六面体構造格子 blockmeshで作成 STLデータ CADからエクスポート形状細分化形状適合 snapping) 領域細分化レイヤー非計算領域除去

17 snappyhexmeshの課題 17 / 27 回転領域 STLで定義 snappyhexmesh 回転領域を抽出定義

18 snappyhexmesh での工夫点 18 / 27 回転領域と合致した blockmesh作成 snappyhexmesh

19 連続不連続 GGI メッシュ 19 / 27 基礎メッシュ一体 snappyhexmesh 分割 snappyhexmesh snappyhexmesh mergemesh 連続メッシュ不連続メッシュ

20 メッシュ作成例 20 / 27 (22) (34)

21 大規模定常計算の並列性能ソルバー MRFSimpleFOAM OpenFOAM-1.7.x 21 / 27 残差 Titer イタレーション１回に要する時間 sec 計算時間コア数 Titer 計算速度セル数 ,944,502 14,415,742 29,082, /Titer 5 イタレーション ,000,000 40,000, セル数コア数

GGIソルバーの課題 22 / 27 ソルバー MRFSimpleFOAM 連続メッシュでの計算 OpenFOAM-1.7.x 不連続メッシュでの計算 OpenFOAM-1.6-ext Titer イタレーション１回に要する時間 sec 計算時間 35 0.35 30 0.

22 GGIソルバーの課題 22 / 27 ソルバー MRFSimpleFOAM 連続メッシュでの計算 OpenFOAM-1.7.x 不連続メッシュでの計算 OpenFOAM-1.6-ext Titer イタレーション１回に要する時間 sec 計算時間コア数=12 Titer 計算速度 ,415, セル数 ,170, ,000,000 セル数 20,000,000 1/Titer コア数

23 OpenFOAM-1.6-ext のGGIソルバー OpenFOAM 23 / 27 icodymfoam 04/12 GPL OpenCFD Ltd. Wikki Ltd. v1.3 pimpledymfoam v1.4 transsimpledymfoam 08 v v v v2.0 v1.5-dev v1.6-ext メッシュ約２７０万セル現象1.0s 15回転 920rpm 計算時間 20h@32コア

24 pimpledymfoam メッシュ約１４００万セル現象0.03s 1回転 2000rpm 計算時間 24 / 27 メッシュ約１９００万セル現象0.01s 0.5回転 3000rpm 計算時間 50h@64コア

25 大規模計算に際してのプリポスト処理の課題 25 / 27 メッシュ自動作成ツール snappyhexmesh 以外は並列計算非対応または不明 FFBの前処理リファイナオーバーセットデータ作成 OpenFOAMの後処理 reconstructpar paraview

26 メッシュ作成ツールとメッシュ品質 MRFSimpleFoam:定常RANS計算マルチフレーム pimpledymfoam 非定常LES計算スライディングメッシュ transientsimpledymfoam 非定常RANS計算同上 26 / 27 デフォルトパラメタにて安定計算可能パラメタチューニングにて安定計算可能同上だが結果が不合理発散

27 まとめ 27 / 27 自動車用回転送風機器の流体騒音計算を製品の試作前段階で評価できるべくオープンソースのLES計算ソフト(FFB,OpenFOAM)につき調査した FFBは計算速度面で有望という感触を得たがメッシュ品質に対するロバスト性に難があり保留中 OpenFAOM-1.6-extのGGIソルバーは計算速度面で劣る面はあったものの自動作成したメッシュにて計算可能であった但し計算精度検証は未実施１０００万メッシュ超のデータの取扱いに際してはソルバー面での問題は少ないがプリポスト処理に要する時間が計算時間以上に必要であった

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PowerPoint プレゼンテーション 2009年11月7日第2回オープンソースCAEワークショップ 1 オープンCAE DEXCS-OpenFOAMの紹介株式会社デンソー開発部野村悦治今川洋造 DEXCS http://dexcs.gifu-nct.ac.jp/ 2 オープンCAE DEXCS 2007/10より公開中 ADVENTUREによるお手軽なCAE環境です DEXCSの構成 3 Linux(Ubuntu)上に構造解析にADVENTUREを活用し