エネルギーハーヴェスティングのマルチフィジクス・マルチシステム強連成解法
| Project/Area Number |
19F19379
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 外国 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 60100:Computational science-related
|
|---|
| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
石原 大輔 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (80363399)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
RAMEGOWDA PRAKASHA 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 外国人特別研究員
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-10-11 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
|
| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥200,000 (Direct Cost: ¥200,000)
|
|---|
| Keywords | エネルギーハーベスティング / マルチフィジクス / マルチシステム / 連成解析 / 階層的分解 / 圧電バイモルフ / FPED / マルチフィジクス強連成 / マルチシステム強連成 / エネルギーハーヴェスティング / 圧電‐構造‐流体連成現象 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
圧電効果により，潮流の機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換するエネルギーハーヴェスティングは，次世代の発電システムとして注目されている．このシステムでは，圧電，構造，流体の間のみならず，機械と電気のサブシステム間にも不可分な相互作用（強連成）が生じる．本研究では，申請者らが提案する階層的分解により，マルチフィジクス・マルチシステム強連成解析手法を開発し，エネルギーハーヴェスティングの高精度かつ効率的な解析を実現する．さらに本手法を用いて，モデルシステムにおける共振特性を解明し，新しいエネルギーハーベスティングシステムを探索する．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
圧電効果により，潮流の機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換するエネルギーハーヴェスティングでは，圧電，構造，流体の間のみならず，機械と電気のサブシステム間にも強連成が生じる．このようなマルチフィジクス・マルチシステム強連成現象の解析手法は見当たらず，共振などの基本的メカニズムでさえ詳細が明らかにされていない．そこで本研究では，申請者らが提案する階層的分解により，2現象間の強連成に対する有限要素解析や電気回路シミュレーションなどの多様な数値解法を統合したマルチフィジクス・マルチシステム強連成解析手法を開発し，エネルギーハーヴェスティングの高精度かつ効率的な解析を実現する．さらに本手法を用いて，モデルシステムにおける共振特性を解明し，新しいエネルギーハーヴェスティングシステムを探索する．
研究実施計画に沿って，以下の研究成果を得た：Ⅲ．新しいエネルギーハーヴェスティングシステムの探索を行うことを目標に，以下の2つを実施して，提案するFPED‐電気回路強連成モデルにおいて，電力を最大化する特性パラメータの最適値を探索した：（a）本解法の分散並列計算…パラメトリックスタディにおける大規模計算のために，解法を分散並列化した．階層的分解で生じた粒度の大きい計算単位をネットワーク上に展開された計算ノードに分散し，個々の計算ノードにおいて，領域分割法による並列計算を行った．（b）本モデルシステムの共振解析…本手法による本モデルの詳細な解析により，FPEDと電気回路が強連成し，機械的共振と電気的共振が相互に影響を及ぼし合う現象を明らかにし，特性パラメータを同定した．さらに，（a）による大規模なパラメトリックスタディを行い，電力を最大化する特性パラメータの最適値を探索した．この結果，研究発表に示す研究成果を得た．
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(3 results)
Research Products
(88 results)
