擬似スペクトル法を用いた乱流場の直接数値シミュレーションの並列化と性能評価

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自由界面における乱流を計算機で解析する場合,直接数値シミュレーションと呼ばれる手法により数値解を求める場合がある.この数値解の精度をあげるためには,しばしば擬似スペクトル法が用いられる.本研究では,擬似スペクトル法を用いた乱流解析プログラムを分散メモリ環境対象の並列プログラムに変換し,その性能評価を行った.擬似スペクトル法は,流体の時間発展方程式を解く際,フーリエ変換を用いて波数空間で計算を行う.この際,通常の並列化で使われるstrip miningによる実空間の均等分割によって配列データの分割を行った場合,通信時間と通信オーバヘッドが膨大になる可能性がある.本論文では,この擬似スペクトル法を用いた乱流解析プログラムを並列化するために,通信時間と通信オーバヘッドを考慮し,複数の配列を処理する際に,1つの配列がなるべく少数のプロセッサに割り当てられるように分割し,なおかつ,複数の配列の演算が同時処理できるような方針で実装を行った.提案する並列化手法の有効性を検討するために,並列プログラムをMessage Passing Interface を用いて実装し,安価な分散メモリ環境において性能評価を行った.その結果,現実的な実行時間で解が得られることを確認した.
2003-05-15

擬似スペクトル法を用いた乱流場の直接数値シミュレーションの並列化と性能評価

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