ＣＡＥソリューションズのご紹介

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えのすみい
4 years ago
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1 OpenFOAM の実用化にむけた開発動向と京での運用経験第 2 回 OpenFOAM ワークショップ株式会社 CAEソリューションズフルイド事業部大槻真人 Richard Kenny

2 ご紹介内容 OpenFOAM の利点と課題 HELYX による課題解決の試み京での運用経験 2

3 弊社の OpenFOAM へのとりくみ商用ライセンス Nabla 社日本販売代理 (FOAM) 大学研究機関中心に販売オープンソースに移行後サポート継続カスタマイズサポートメニュー作成スクール開催クラウドに展開受託解析クラウドCAE:HPCベンダー連携サポート体系化実用化 : 専用アプリ開発 GUIベンダー連携 3

4 FOCUS での OpenFOAM サポート京 FOCUS OpenFOAM 講習 ( 基礎 / 応用隔月実施 ) OpenFOAM サポートコンサルティング 2496cores(208nodes)(24TFPS) 48GB RAM/node (total10tb) 4

5 OpenFOAM の利点と課題利点可視自由に拡張可能 ( オープンソース ) 大規模並列計算のコスト低減 ( ライセンスフリー ) 課題メッシュに対するロバスト性 GUIが付属しないため設定に時間がかかる適時のサポートドキュメント HELYX 5

6 HELYX 英国 Engys 社が開発使い易い GUI (Java + VTK) 拡張版 OpenFOAM エキスパート技術者のサポート保守と検証独自に作成した OpenFOAM 解説書オプションモジュール ( 別途購入 ) 6

7 HELYX HELYX-OS は誰でも利用できる GPL ライセンスによるオープンソースの OpenFOAM 用 GUI ダウンロードサイト HELYX は年間サポートがついた商用版 GUI+OpenFOAM の独自改良版 HelyxHexMesh/ 改良ソルバ / オプションモジュール改良部分も含め GPL ライセンスに準拠 7

8 Engys 社 CAE 製品とサービスの提供オープンソースソリューションを基本にソリューションプラットフォーム CFD HELYX /OpenFOAM 最適化 DAKOTA GUI HELYX-OS/HELYX 経歴 2009 英国にて設立 2010 現在世界に 5 拠点 2012 米国 ARC とのジョイントベンチャー Streamline Solutions 社設立英国ロンドン本社イタリアトリエステ事務所米国インディアナポリス事務所 8

GUI 部ライセンス形態 GPL ライセンスフローティングライセンスカーネルコード標準

OpenFOAM ファイルの R/W 左記と独自の casesetup ユーティリティ

9 HELYX vs. HELYX-OS 商品形態無償ダウンロード版 ( サポート付有償版あり ) 有償商用版 GUI 部ライセンス形態 GPL ライセンスフローティングライセンスカーネルコード標準 OpenFOAM v2..3 Engys 拡張版 OpenFOAM ライブラリメッシュ機能標準 snappyhexmesh 改良版 snappyhexmesh ケース設定 GUI から OpenFOAM ファイルの R/W 左記と独自の casesetup ユーティリティソルバ標準 OpenFOAM ソルバの実行拡張版ソルバの実行サポート取扱説明書 ( 英語 ) オプションとして有償サポートあり有償サポート版にはチュートリアルガイド付拡張機能を含むサポートとバージョンアップ GUI, カーネルコードの取扱説明書チュートリアル付 9

10 Technology HELYX Mesh 特徴線の自動抽出 (no need for.emesh) 表面スナップの改善レイヤ層の改善 Comparison snappyhexmesh (searchablecylinder) Standard v2.2 HELYX

11 Technology HELYX Mesh 複数領域のサポート (CHT, AMI) AMI スライド面の自動設定 (re-patching & zoning) 12

12 Technology HELYX Mesh STL におけるクラックの検出と修復 13

16 OpenFOAM 開発者の系譜インペリアルカレッジ 1992 ICON 社 1999 Nabla 社 (FOAM) OpenCFD 社 SGI OpenCFD foundation ESI OpenCFD foundation OpenFOAM Engys 社 HELYX (OpenFOAM-2.2.x) Wikki 社 foam-extend

17 FOCUS 京へ波力発電システムの解析 ~700 万セル OpenFOAM-2.1.x + wave2foam FOCUS 256coreで20 日程度ファンの空力騒音の解析 ~1000 万セル HELYX-CORE 2.1 ( OpenFOAM-2.2.x ) FOCUS 256core で 10 日 ~20 日 18

18 OpenFOAM の移植 64bit 計算ノードでクロスコンパイル富士通 mpiccコンパイラ OpenFOAM のパッチ京ヘルプデスクより提供 swak4foam [1] (wave2foam [2] が依存 ) の修正テスト修正 [1] [2] 19

19 京での OpenFOAM の実行 1) "micro" queue ( < 384 nodes, max compute time = 30mins ) Uses the /scratch disk space No staging of files required (hence, simpler jobscripts) Useful for run-time testing and debugging. For convenient sharing amongst users include libraries and binaries of OpenFoam in the case folder i.e. 0 OpenFOAM include essential libs, binaries and config files only constant processor0 processor1.. system

20 1) "micro" queue (continued) Typical job script contents: #!/bin/sh #PJM --rsc-list rscgrp=micro #PJM --rsc-list "node = 1x3x5" #PJM --rsc-list "elapse = 00:30:00" #PJM --mpi "shape = 1x3x5" #PJM --mpi "proc=120" number of nodes, 1 node = 8 cores hours : mins : secs TOFU node topology number of cores # Environment settings export PJM_O_PWD=$PWD PATH=.. LD_LIBRARY_PATH=.. # Run mpiexec -np 120 "solver-executable" -case $PJM_O_PWD -parallel # Debug # fdb "solver-executable" -script=fdbscriptfile

21 2) "small" and "large" queues Uses the /data disk space We use staging (but with no ranking, i.e. don't use the wildcard %r, to preserve OpenFoam case structure). For convenient sharing amongst users include libraries and binaries of OpenFoam in the case folder i.e. 0 OpenFOAM include essential libs, binaries and config files only constant processor0 processor1.. processorn system

22 2) "small" and "large" queues (continued) Jobscript contents ## LIBRARY dirs&files for STAGING-IN #PJM --stgin-dir "./OpenFOAM/OpenFOAM-2.2_engysEdition2.1/bin./OpenFOAM/OpenFOAM- 2.2_engysEdition2.1/bin".. ## CASE dirs&files for STAGING-IN #PJM --stgin-dir "./constant./constant" #PJM --stgin-dir "./system./system" ##Processor dirs and subdirs #PJM --stgin-dir "./processor0./processor0 recursive=4".. "stage in" field data at 4 levels

23 2) "small" and "large" queues (continued) # CASE dirs&files for STAGING-OUT #PJM --stgout-dir "./postprocessing./postprocessing recursive=4 " post processing results #Processor dirs and subdirs #PJM --stgout-dir "./processor0./processor0 recursive=4".. "stage out" field data at 4 directory levels ## Setup local compute environment source /work/system/env_base ## ## Setup local OpenFOAM environment export WM_PROJECT_INST_DIR=./OpenFOAM.. ## Execute mpiexec -n 120 rhopimplefoam -case./ -parallel

24 2) "small" and "large" queues (continued) Create simple scripts to print out "stage in" and "stage out" processor directories i.e. #PJM --stgout-dir "./processor0./processor0 recursive=4.. #PJM --stgout-dir "./processor120./processor12o recursive=4 Monitor active job output with pjstatus pjcat <jobid> also, at the K portal website (

25 波力発電システムの解析 OpenFOAM-2.1.x +wave2foam 計算領域 120m x 60m x (30+20)m メッシュ : 350~700 万セル snappyhexmesh(helyx) で作成ソルバ : wavefoam + realizablek-e (CFD deltat ~1e-05secs) その他 : Co=0.5, dt < 1ms ~800s 不規則波入射 OpenFOAM,wave2Foamの移植に3カ月京でFOCUSと同等の結果を得ることができたがより詳細なメッシュ (> 1000 万セル ) での検証にいたらず有義波高 1m~3m 100 波分無反射境界条件 * 海洋エネルギーエンジニアリング ( 株 ) と共同開発 26

26 ファンの空力騒音直接計算 HELYX-core-2.1 (OpenFOAM-2.2 ベース ) メッシュ : 1000 万セル - 波長 0.2mm の D =approx. 0.1m 音波を捕獲 4 領域に分け AMI 境界で接続ソルバ : rhopimpledymfoam + LES 乱流 (CFD deltat = 1e-05secs) * 移動メッシュの計算に全体の CPU 時間の約 50% 要す Inlet Fan Outlet * 圧縮ファイルの I/O 不可

27 Scaling Results: a) narrow range for linear 'speed-up' b) no difference between "linear" and "compact" Tofu topologies c) in general, "execution-time per CFD time-step" is double that of the same computation on FOCUS a024h job queue.

28 京での運用経験から mpiccでのコンパイルにfocusのgcc4.8.2 の約 6 倍の時間を要した mciroキューは小規模問題のテストに非常に有効 ( ステージング不要速いターンアラウンド ) 小規模メッシュ (5000 万セル以下 ) では京の性能を有効活用できない 29

29 今後の課題大規模モデルでの利用 HELYXオプションモジュールの移植大規模データのプリポスト処理ユーザ間の情報共有 30

30 ご清聴ありがとうございました OpenFOAM は ESI グループ英国 OpenCFD 社の登録商標ですその他の製品名等は各社は登録商標等です HELYX 紹介部 : 2014 Engys Ltd. ( その他紹介部 : 2014 CAE Solutions Corp. ) CAE 専門サイト : 株式会社 CAEソリューションズ東京都千代田区飯田橋 TUGビル8F tel , fax sales@cae-sc.com 31

ParallelCalculationSeminar_imano.key

ParallelCalculationSeminar_imano.key 1 OPENFOAM(R) is a registered trade mark of OpenCFD Limited, the producer of the OpenFOAM software and owner of the OPENFOAM(R) and OpenCFD(R) trade marks. 2 3 Open FOAM の歴史 1989年ー2000年研究室のハウスコード開発元