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    【導入事例2019】VT64サーバーシステム:東海大学工学部 航空宇宙学科 航空宇宙専攻 福田紘大 様

    2019年12月21日


    導入事例

    「大容量メモリ搭載コンピュータで空気の流れの複雑性、乱れの現象をシミュレーションして解明し、世界最高峰のソーラーカーレースで世界第2位を達成」


    東海大学工学部 航空宇宙学科 航空宇宙学専攻 准教授 福田紘大 様

    ~「2019 ブリヂストンワールドソーラーチャレンジ(BWSC)」に参戦した東海大学ソーラーカーチーム「Tokai Challenger」トップとわずか11分18秒差で世界第2位準優勝~

    ~東海大学、工学院大学など4チームが出場した日本勢トップの成績であり、多くの有力チームが用いた発電効率の高い多接合化合物太陽電池ではなく、家庭用としても使われているシリコン系太陽電池を搭載したチームの中でも最高成績となる記録を樹立~



    東海大学 福田紘大 様

     

    東海大学工学部 航空宇宙学科 航空宇宙学専攻 准教授 福田紘大先生に研究分野、研究テーマ、ならびにCFDにおけるハイパフォーマンスコンピューティングについてお話を伺いました。


    福田 先生は、クルマ、航空機、ロケット等含め幅広い分野の、空力特性の把握や様々な流れ現象の解明、それに基づく性能の改善に関する研究を前職である独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 (JAXA) から携わっておられるプロフェッショナル。

    また研究テーマの一つでもある、
    「2019 ブリヂストンワールドソーラーチャレンジ(BWSC)」に参戦する東海大学ソーラーカーチームの車体「Tokai Challenger」の「空力開発」において、
    導入いただきました弊社製品◆ビジュアルテクノロジー社製、超大規模演算処理計算機「 VT64サーバーシステム(約1TB)」を用いた、「空力設計」の解析結果概要を弊社が公開させていただきました。

    福田先生研究室にて




    BWSC2019参戦発表会で実車走行を披露


    参照:東海大学航空宇宙工学科/キャンパス

    【福田先生:研究分野について】
    航空機は、空気の力を利用することで大気中を自由に航行することができますが、実際の空気の流れは複雑で乱れています。また,航空機は様々な運動を行います.クルマを早く走らせるためにも、車体の周りを流れる空気を乱さず、きれいに後方へ流すことが重要となります。

    そこで、コンピューターによる数値シミュレーションおよび実験により、流れの複雑性や乱れの現象を解明し、航空機やクルマなどの運動時の空気力学的特性を把握することで、運動性能が高い航空機、クルマを設計するための研究を行っています。

    流れの乱れ現象に起因する,航空機の周りの流れやロケットの排気ジェットから発生する騒音の発生メカニズムを解明し、低騒音で環境にやさしい航空機、ロケットの実現に向けた研究も行っています。
    また、本研究室のシミュレーション技術は、これまで行ってきた数多くの企業との共同研究を通して、様々な製品の高性能化。低騒音化に貢献しています。また、東海大学のソーラーカーにも応用され、数多くの世界大会での優勝に貢献しています。
    さらに, 非定常流体現象に関して得られた知見をスポーツ流体力学や生物流体力学などの分野に応用することも計画しています

    【福田先生:研究テーマについて】
    今回導入されたサーバシステムを導入した結果、10月13日~20日(現地時間)オーストラリアで開催される「2019 ブリヂストンワールドソーラーチャレンジ(BWSC)」に参戦する東海大学ソーラーカーチーム「Tokai Challenger」の車体が受ける空力と車内部への空気の流入」を抑制し、また空力開発から着目が出来た「ブリヂストン社製ワールドソーラーチャレンジで装着するタイヤ周りの空気の流れ」が更に改善された。

     

    ~2019 ブリヂストンワールドソーラーチャレンジ(BWSC)と
                     VT64サーバーシステム(約1TB) について~

    参照:ブリジストンワールドソーラーチャレンジ(BWSC2019)


    BWSC2019参戦発表会

     

    【福田先生:「BWSC2019参戦」までの経緯とサーバーシステム導入

    ◆ビジュアルテクノロジー社製(菱洋エレクトロ株式会社インテルサーバーシステムを採用)、超大規模演算処理計算機VT64Server(約1TB)を用いての空力開発。

    弊社が「空力解析・開発」の流体解析系でスポンサーとして協力し、10月13日~20日(現地時間)オーストラリアで開催された「2019 ブリヂストンワールドソーラーチャレンジ(BWSC)」に参戦した東海大学ソーラーカーチーム「Tokai Challenger」が神奈川県平塚市の東海大学湘南キャンパスにおいてBWSC参戦発表会ならびに実車によるデモンストレーション走行会を開催、2019年10月20日(現地時間)最終日までチャレンジが繰り広げられた。
    BWSCは、ソーラーパネルによる太陽光発電蓄電をソーラーカーのエネルギーとして、オーストラリア北海岸のダーウィンから南海岸のアデレードまで3000kmを縦断する世界最高峰のソーラーカーレース。今年は第15回目の大会になる。
    東海大学ソーラーカーチーム「Tokai Challenger」は2009年に日本にとって13年ぶりに世界王座を奪還し初制覇、2011年には2連覇を達成。2017年は4位、東海大学は今回世界王座奪還を狙っていた。

     

    空力開発用計算機として導入したコンピューター(スペック)
    ==========================
    VT64-Serverシリーズ
    CPU : Intel Xeon Gold 6252 2.10GHz (2CPUs)
    Cores : 48コア
    RAM : 256GB
    Intel Optane DC パーシステント・メモリー : 1024GB


    ==========================   

    【福田先生:VT64サーバシステムを選択、導入後の具体的なメリット】

    ・これまでは実現が難しかった大規模容量のメモリを使用した解析がより安価に実現可能になる事から非常に有効。

    ・特に数値流体力学(CFD)は、メモリアクセスが多い解析となるだけでなく、自動車の空力解析などでは、タイヤ回転の模擬など大規模なメモリ容量を必要とする解析が増えてきており、Intel optane DC パーシステント・メモリ使用の効果は高い。

    ・気体や液体など流動性のある物質の運動について研究する流体力学は、膨大な演算処理が必要な研究分野。以前はスペック的にやや劣る研究室内のマシンと外部設置のスーパーコンピューターを使い分けての演算処理を行っており、どうしても力不足だと感じていたが、今回開発力が飛躍的に向上した。

    ・「空力開発」において、2017年型は2015年型から約25%以上の空気抵抗の低減(風洞試験の実測定結果)を実現。要因として「解析技術が向上 」したことで、更なる空気抵抗の低減と詳細な形状の再検討を実施。空気抵抗の更なる低減と新たに横風性能の向上を実現させ挑んだ2017年大会で車体の内部の空力の流れが重要と実感した。

    ・今回の2019年型車体モデルは、シミュレーションでの更なる性能向上に加えて、実性能の向上がテーマだったため、菱洋エレクトロ社インテル社製サーバーシステムを採用した、ビジュアルテクノロジー社製の科学技術計算に最適なVT64Server(約1TB)などを用いて空力開発を進め、「車体が受ける空気力と車内への空気の流入」を抑制し、空気抵抗を減らしつつ横風への耐性を高められるように形状を変更。また空力開発から着目が出来た「ブリヂストン社製ワールドソーラーチャレンジで装着するタイヤ周りの空気の流れ」が更に改善されている。

     

    =VT64 Serverを用いた車体の空力設計、
                   2019年型と2017年型の比較=









    【福田先生、最後に今後の課題、ご意見などお聞かせください】

     重複しますが今まで使用していた環境では非常に時間がかかっていた計算を大容量メモリ計算サーバを導入したことにより、短時間で完了する事ができ、より精度の高いシミュレーション結果を得ることができるようになりました。
    また構成やこまかな設置の相談に関しても ビジュアルテクノロジーさんが親身になっていただき、安心して導入することができました。
    導入したシステム運用はソーラーカーレース後も続きますが、この計算機環境を最大限活用し今後の研究をさらに進めると同時に計算機環境も大規模に増設できたらと考えています。
    今後も、継続的にOptaneメモリーのような新しいシステム様式、ハード、ソフトウエアを組み合わせた技術的な提案をいただき、情報を得て、レースの運用のみならず、空力以外の様々なシュミレーション含め更なる研究開発を進めていきたいと考えています

     

    福田先生、貴重なお時間をいただき誠にありがとうございました。


    2019年WBSCのレースで東海大学様は準優勝!世界第2位、1位との差はわずか11分、3位の強豪ミシガン大学とは3時間以上の大差をつけ次回も大いに期待できる結果でした。

    ビジュアルテクノロジー株式会社へユーザー様からのご要望内容が、ここ数年蓄積されるデータの量は大幅に増大し、高精度化、複雑化しています。それらを使ってシミュレーションをするだけでなく、分析・解析するための圧倒的な高性能のプラットフォームが求められています。

    今後も、東海大学さまをはじめ、さまざまなお客さまの評価、ご意見、ご要望をもとにしながら、AIとの連携など新しい機能を付加していく所存です。あらゆる業種・業界のお客さまにお使いいただけるマルチベンダー対応、多種多様なプラットフォームをこれからも提供し続けてまいります。

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    ※本インタビュー記事、導入事例に記載されている会社名、製品・サービス名等その他は、各社の商標または登録商標です。
    ※本インタビュー記事、導入事例の内容は2019年12月現在のもので、予告なしに変更する場合があります。
    ※当該お客様と手順をふみながら本インタビュー記事、導入事例の内容を製作いたしております。誤植または図、写真の誤り等について弊社は一切の責任を負いません事をご了承下さい。

    導入事例記事:製作者==========================================
    ~「2019 ブリヂストンワールドソーラーチャレンジ(BWSC)」に参戦した東海大学ソーラーカーチーム「Tokai Challenger」トップとわずか11分18秒差で世界第2位準優勝~
    ~東海大学、工学院大学など4チームが出場した日本勢トップの成績であり、多くの有力チームが用いた発電効率の高い多接合化合物太陽電池ではなく、家庭用としても使われているシリコン系太陽電池を搭載したチームの中でも最高成績となる記録を樹立~ 
    総合担当者  :森  直樹 (Naoki Mori)
    撮影カメラマン:平木 晋一 (Shinichi Hiraki)
    ライター・編集:平木 晋一 (Shinichi Hiraki)
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