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Creation of 3-D hybrid parallel computing system for practical magnetic field analysis of rotating machines

Research Project

Project/Area Number 19K04324
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21010:Power engineering-related
Research InstitutionGifu University

Principal Investigator

Kawase Yoshihiro  岐阜大学, 工学部, 特任教授 (20144735)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山口 忠  岐阜大学, 工学部, 教授 (30291777)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords三次元有限要素法 / PCクラスタ / ハイブリッド並列 / 電動機 / 磁界解析 / 並列計算 / 回転機 / ハイブリッド並列計算 / PCクラスタ / 誘導電動機 / 三次元並列有限要素法 / 回転機解析 / MPI / OpenMP / ハイブリッド / 有限要素法
Outline of Research at the Start

マルチコア化によって高速化を実現する近年のCPUの特性を十分に引き出すべく、マルチプロセス/マルチスレッドの2種類の並列化手法を効率よく組み込んだハイブリッドな並列計算システムを構築し、回転機の実用的な電磁界解析の実現を目指す。
回転機の実用的な電磁界解析を構築するためには、コイルに流れる電流を未知数として取り扱う電圧方程式を連立した磁界解析が必要となることから、この電圧入力時の電磁界解析の並列性能を追求したハイブリッド化による高速・高精度化の並列性能の評価を行う。

Outline of Final Research Achievements

We constructed a three-dimensional hybrid parallel computing system for practical magnetic field analysis of rotating machines, and clarified the validity of the calculation results of this system, the relationship between the number of parallel machines and speedup rate, and the characteristics of the hybrid computing.
Furthermore, using this system, we analyzed the characteristics of various motors and showed their usefulness.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

コンピュータの並列化は、大規模な計算モデルを高速・高精度で解を求めるための重要なファクターである。効率よくCPUを利用するため、2通りの並列化技術を搭載したハイブリッド並列計算システムを構築した。本システムの特性を明らかにし、性能を評価できたことは学術的に意義深いものである。
また、実用的な回転機の磁界解析の実現より、電動機の設計開発に欠かせないコンピュータ・シミュレーションにおいて並列計算機システムの一例を示すことができ、社会的にも有意義なものとなった。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Magnetic Levitation Force and Torque Analysis of a Diamagnetic Material Using Nodal Force Method2021

    • Author(s)
      Tadashi Yamaguchi, Yoshihiro Kawae, Wataru Onogi, Tomohiro Ota, Yasuyoshi Asai
    • Journal Title

      IEEJ Journal of Industry Applications

      Volume: 10 Issue: 6 Pages: 694-699

    • DOI

      10.1541/ieejjia.21000905

    • NAID

      130008110501

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • Year and Date
      2021-11-01
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 三次元並列有限要素法によるアウターロータ固定型三相かご形誘導電動機の特性解析2022

    • Author(s)
      山口忠、河瀬順洋、魚住啓斗、石原旭人
    • Organizer
      電気学会 静止器/回転機 合同研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 回転機の磁界解析における三次元Hybrid並列有限要素法の性能評価2021

    • Author(s)
      山口忠、河瀬順洋、石原旭人
    • Organizer
      電気学会 静止器/回転機 合同研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 三次元Hybrid並列有限要素法によるIPMモータの磁界解析の性能評価2021

    • Author(s)
      山口 忠・河瀬順洋・石原旭人
    • Organizer
      令和3年電気学会全国大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] バー切れしたかご形誘導電動機の定常特性解析2020

    • Author(s)
      河瀬順洋・山口 忠・魚住啓斗・河野 寛・渡邉将史・草留泰三
    • Organizer
      電気学会 静止器/回転機合同研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Hybrid Parallel FEM on PC Cluster with Multi-core Processor2020

    • Author(s)
      Tadashi Yamaguchi, Yoshihiro Kawase, and Murase
    • Organizer
      The 23rd International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS2020)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characteristics Analysis of Induction Motor with Broken Rotor Bars at Steady State2020

    • Author(s)
      Yoshihiro Kawase, Tadashi Yamaguchi, Hiroto Uozumi, Hiroshi Kawano, Masashi Watanabe, and Taizo Kusadome
    • Organizer
      The 23rd International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS2020)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マルチコアPCクラスタによるHybrid並列有限要素法の性能評価2020

    • Author(s)
      山口忠・河瀬順洋・長瀬敦義
    • Organizer
      電気学会 静止器・回転機合同研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Comparison of Methods for Thread Parallelization in 3-D Hybrid Finite Element Method2019

    • Author(s)
      Tadashi Yamaguchi, Yoshihiro Kawase, Atsuyoshi Nagase
    • Organizer
      19th International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering (ISEF 2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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