01短縮したい時間を先に決める

1件の解析が長いなら、モデル、計算条件、実行環境を調べます。複数案の比較に時間がかかるなら、条件を変える手作業や、ジョブを同時に実行できる数にも目を向けましょう。1件を速く解くための並列計算と、複数件を同時に走らせることは別です。

設計案を比べたい場合、1件の計算時間だけが短くなっても、全案の結果がそろう時刻が変わらなければ目的は達成できません。どちらの時間を減らすのか、先に決めておきましょう。

02どの工程が長いか、実測で切り分ける

普段使っているモデルを一つ選び、形状準備、メッシュ作成、計算実行、結果確認にかかった時間を書き出してみましょう。計算実行が長ければ、要素数、時間ステップ、反復回数、使用コア数、ピークメモリを確認します。

計算が収束せず再実行を繰り返しているなら、計算機の性能を上げる前に、その原因を調べたいところです。速く解ける環境を用意しても、設定が原因の手戻りは残ります。

03モデルと計算条件を見直す

評価に関係しない細部を整理する

小さな穴や面のために、その周辺だけメッシュが細かくなっていませんか。

応力集中や流れを左右する形状まで削ってはいけません。形状を変える前後で、設計判断に使う値を比べましょう。

メッシュを粗くする前に、結果の変化を確かめる

メッシュを粗くすると計算負荷を下げられますが、必要な精度まで失うおそれがあります。サイズを段階的に変え、重要な評価量がどれだけ変わるか確認しましょう。物理条件が対称なら、計算領域を小さくできる場合もあります。

時間刻みや収束条件を一律に緩めない

時間依存解析では、小さい時間刻みや非線形計算の反復が実行時間に影響します。とはいえ、許容誤差を緩めれば必ず速くなるわけではありません。確認したい現象の時間スケールを踏まえ、設定変更の前後で結果と実行時間を一緒に見ましょう。

04計算資源は代表モデルで効果を測る

CPUのコア数を2倍にしても、計算時間が半分になるとは限りません。Ansys OpticsのFDTD計算でも、コア数を増やしたときの速度向上はモデルや構成に左右されます。増設を決める前に、同じモデルでコア数を変え、実行時間を比べましょう。

GPUも同様です。搭載するだけで、すべてのCAE計算が速くなるわけではありません。利用中の解析種で使えるかを確認し、効果は実測で判断しましょう。

05複数案の検証では、条件の自動変更と同時実行を分けて見る

寸法や材料などを変え、複数の設計案をまとめて検証できるCAEもあります。たとえばAnsys Discoveryは、パラメータースタディを使った複数案の検討を案内しています。

ここで確かめたいのは、複数案を設定できることと、複数案を同時に計算できることの違いです。条件を自動で変えられても、計算は一件ずつ進む方式があります。

同時実行には、使用可能なコア数、メモリ、ライセンスの条件が伴います。

複数案の比較が目的なら、製品の「パラメータースタディ対応」という表示だけで決めず、変えられる条件、実行方式、同時実行数、結果を比較する方法まで確認しましょう。

06短縮策は精度・総所要時間・費用で比べる

普段使うモデルを一つ選び、現在の結果と所要時間を基準として残しましょう。モデル、メッシュ、設定、計算資源を一度に変えると、何が効いたのか分かりません。一つずつ試すと判断しやすくなります。

複数案を扱う場合は、各案の計算時間に加え、全案の結果がそろうまでの時間も測ってください。比較には次の項目を使えます。

• 同じ評価量で、結果が許容範囲に収まるか
• 形状準備から結果確認まで何時間かかるか
• 全案の比較が終わるまで何時間かかるか
• ライセンス、計算機、クラウド利用、担当者の工数はいくらか

目指すのは、最速の設定そのものではありません。設計判断に必要な精度を保ち、期限までに必要な案を比べられることを合格条件にしましょう。

07CAEの計算時間に関するよくある質問