2002年度

計算工学講演会論文集

301172
並列連成解析による疾患動脈血管の力学挙動
Guo, Z.* ; 平山俊雄 ; 松澤照男* ; 渡辺正宏*
計算工学講演会論文集 7(1), p.173-176(2002) ; (JAERI-J 19596)

　計算生体力学分野において，血流の流体力学的な側面から研究する血行力学は血管疾患が血流にどのように影響を及ぼすか，また，血流動態が血管にどのように疾患をもたらすかについての研究が主流であった．一方，血流による血管に生ずる力学的な応力が動脈系疾患の発症と進行に深く関与していると指摘されている．周期的に発生する動脈の拍動流は血管組織の疲労，やがて破壊（血管破裂）に直接に関係しているため，血管壁の数値的な応力解析は血管疾患の発病原因のみならず，血管疾患の進行推測，手術リスク及び手術効果などの評価としての重要な手段と視されている．しかし，拍動流による血管壁の応力計算と流体−構造連成計算，並列・分散処理といった高度な計算技術が必要となる．本研究では，原研が開発した総合シミュレーション・システムを用いて流体と構造の弱連成解析により，拍動流による大動脈弓の応力分布の計算を試みた．

300996
AMG(Algebraic Multi Grid)による超伝導Ginzburg-Landau方程式の解法
佐々成正 ; 町田昌彦 ; 山田進 ; 荒川忠一*
計算工学講演会論文集 7(1), p.171-172(2002) ; (JAERI-J 19442)

　代数的マルチグリッド(AMG)を低温，磁場中での超伝導状態を記述するギンツブルグ−ランダウ方程式に適用し，これを数値的に解いた．AMGを用いる利点は主に次の2点である．まず，AMGを用いると大規模な連立1次方程式系を効率良く解けること．さらに幾何的マルチグリッドとは異なり，境界条件が複雑な場合にでも適用可能であることが挙げられる．現実のシステムでは複雑な形状下でのシミュレーションを行なわなければならないから，AMGの使用が不可欠である．通常ギンツブルグ−ランダウ方程式は緩和法で解かれることが多いが，AMGを使った方法の方が計算効率が良いことがわかった．

301070
並列数値計算ライブラリ「PARCEL」; 連立一次方程式の反復解法
山田進 ; 清水大志 ; 加治芳行 ; 蕪木英雄
計算工学講演会論文集 7(1), p.167-170(2002) ; (JAERI-J 19507)

　日本原子力研究所計算科学技術推進センターでは，科学技術計算に比較的多く現れる連立一次方程式の反復解法等の基本的な数値計算についてメッセージパッシングを用いた並列計算ルーチンを開発している．この並列計算ルーチン群は，並列数値計算ライブラリPARCEL (PARallel Computing ELement)として公開しており，数多くの国内外の大学等の研究機関で利用されている．本研究では，ベクトル並列計算機上でPARCELの連立一次方程式の反復解法を用いてCompact Tension試験片と呼ばれる物体の応力解析計算を行った際の計算時間から本ルーチンの並列性能を評価した．その結果，本ルーチンが優れた並列性能及びベクトル性能を持つことを確認した．また，本ルーチンを用いて亀裂のある多結晶体の応力解析を行い，結晶粒の形と亀裂の位置による応力の変化についても調査した．

300834
並列分子動力学ステンシルの開発
清水大志 ; 君塚肇* ; 蕪木英雄 ; 荒川忠一*
計算工学講演会論文集 7(1), p.163-166(2002) ; (JAERI-J 19312)

　分子動力学法は現実の物質系をミクロなレベルからシミュレーションする手法であり，ニュートンの運動方程式を直接決定論的に数値積分することにより，系の静的な特性とともに動的な特性を求めることができる．分子動力学法シミュレーションにおいて最も計算時間を要する部分は一般的に原子間の相互作用の計算であり，大規模なシミュレーションを行なうには相互作用のカットオフにより計算コストを減らす高速化手法を用いることが必要である．また，今日では計算の高速化や大容量のメモリを確保するのに並列計算が有効である．われわれは，並列化やカットオフによる高速化などのシミュレーション手法を記述するプログラムの機能単位を切り分け，これらを再構成することにより並列分子動力学ステンシルを開発した．並列分子動力学ステンシルを利用すると，並列化手法及びカットオフによる高速化手法について意識することなくプログラミングを行なうことが可能である．本論文では，並列分子動力学ステンシルの設計及び性能について報告する．

300833
並列分散科学技術計算用I/OライブラリStampi-I/Oの開発
辻田祐一 ; 今村俊幸 ; 武宮博* ; 山岸信寛*
計算工学講演会論文集 7(1), p.159-162(2002) ; (JAERI-J 19311)

　われわれは，MPI(Message Passing Interface)で定められた並列I/O機能であるMPI-I/O機能が異なる計算機間でも自由に利用できるライブラリ，Stampi-I/Oを開発した．Stampi-I/Oは，計算機間のI/O処理を計算機間のデータ通信と計算機内のI/O処理に分離し，前者を既に開発した柔軟な通信基盤を用い，後者を計算機ベンダが提供するMPI-I/Oライブラリを活用することにより実現した．Stampi-I/Oでは，(1)ローカルI/OとリモートI/Oの動的な切替え機能，(2)通信中継プロセスを用いた柔軟な通信基盤，(3)MPI-I/OプロセスによるリモートI/O機能や(4)計算機の仕様に依存しない柔軟な実装を実現している．このStampi-I/Oを，数種類の計算機を用いて基本機能の性能評価を行なったところ，期待されている性能を達成することができた．

300995
スーパーカミオカンデの光増倍管破損事故の解析
後藤記一* ; 今井隆太* ; 荒川忠一*
計算工学講演会論文集 7(1), p.47-48(2002) ; (JAERI-J 19441)

　スーパーカミオカンデで起きた光増倍管連鎖破壊事故をモデルケースとして使用し，液体中の圧縮波の振る舞いを熱流体解析市販コードであるSTAR-CDを用いてシミュレーションした．光増倍管9本を，4気圧に加圧した水中に3行3列の正方形状に底面上に配置する．そして，中央の1本を破壊した場合に発生する圧縮波の様子を観察した．中央の増倍管からは，破壊に伴ない，初めは液体の膨張による負圧が発生し，続いて強い正圧が発生した．これらは波動現象としてほぼ音速で拡散していった．増倍管間に放出された圧縮波は，底面や隣接増倍管かからの反射により自己相殺を起こし，この第一波により極端な高圧に晒されることは無かった．しかし，増倍管間の空間は比較的に閉ざされた空間であったため，0.5msほどの遅延を持って液体の流入が発生した．そして，その流れ込み結果として高圧が発生し，その圧力は最大で20気圧ほどとなった．また，中央増倍管の破壊速度を遅くすると，この高圧は発生しないことがわかった．