Computer simulation of double-negative acoustic metamaterial composites
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20K11848
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60100:Computational science-related
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
寺尾 貴道 岐阜大学, 工学部, 教授 (40271647)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | メタマテリアル / 大規模シミュレーション / 弾性波 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では、新規な音響メタマテリアル複合材料の性能高度化に関して、計算科学の立場から研究を行う。メタマテリアルは、天然の物質には存在しない様な特性が出現する、人工的に作製された材料の総称である。一般にメタマテリアルにおいては、その特徴的な内部構造を反映して、系のマクロな物性定数が複雑な振動数依存性を示す。本研究課題では独自の計算手法の開発を行い、近年発展している音響メタマテリアル、およびその複合材料への適用を行う。また、弾性波の性質をより高度に制御する事により、新たな物理現象の解明や応用の開拓を行う事を目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和5年度（研究期間全体を通じて実施した研究を含む）に関する主な成果は、下記の通りである。(1)ダブル・ネガティブ音響メタマテリアルを構成要素とする複合材料における、弾性波の透過特性に関する研究を行った。具体的にはFibonacci系、 Silver-mean系、Thue-Morse系、Rudin-Shapiro系、およびPeriod-Doubling系という異なる構造を有する多層膜の透過率における振動数依存性について、数値的に明らかにした。また、ランダム・メタマテリアル多層膜に関する研究を行い、弾性波の局在長に関する性質について調べた。その結果、ある特定の振動数領域において、局在長が非常に大きくなる現象を見出した。この結果から、新たな原理に基づく弾性波フィルタとしての応用が期待される。(2) ランダム・メタマテリアル複合材料に適した数値解析手法の開発を行った。一般にメタマテリアルにおいては、その物性値の周波数（振動数）依存性が複雑な振る舞いを示す。この様な性質を有する系における大規模固有モード解析手法として、self-consistent FDFD法の適用を行い、その有効性を示した。また、メタマテリアル多層膜に関する設計問題（逆問題）に適した方法として、restart tempering methodという独自の計算手法に関する開発を行った。この計算手法は大規模並列計算に適したアルゴリズムであり、既存の方法と比較して最適化問題により特化した効率の良い探索が可能となる事が考えられる。(3) 一連の問題と関連して、カイラル・メタマテリアル複合材料に関する研究を行った。特に、有限差分周波数領域法の適用に関して、その有効性を実証した。
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Report
(4 results)
Research Products
(24 results)
