| Project/Area Number |
22K21281
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
1001:Information science, computer engineering, and related fields
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| Research Institution | Akita National College of Technology |
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Principal Investigator |
Nomura Masamune 秋田工業高等専門学校, 創造システム工学科、電気電子情報系, 助教 (90967259)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 数値人体モデル / 感電解析 / 電気-熱-構造連成解析 / 並列計算 / ADVENTURE / 大規模計算 / 静電界解析 / 非定常熱伝導解析 / ADVENTURE_SYSTEM / 大規模並列計算 / 連成解析 / 感電 / メッシュスムージング / 領域分割法 / 電流密度-熱-構造連成解析 / 幾何マルチグリッド法 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、数値人体モデルを用いた「電流」-「熱」-「構造」の感電連成解析を高精度・高速に行うため、混合有限要素オープンソースソフトウェア「UG4」に連成解析コードの実装を行う。コードの実装が完了したら、簡単なモデルで動作確認を行い、最終的にメッシュスムージングを施した大規模高精度数値人体モデルで解析を行う。本解析結果のデータの整理、可視化のために、本研究費で大容量メモリ、グラボを搭載したハイスペックPCを購入する。更に幾何マルチグリッド法に代数マルチカラーオーダリングを導入し、並列性を改善する。本計算を高速に行うため約100並列規模の並列計算機の導入も行い、結果を最終的に論文に執筆する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we developed a coupled "electrostatic field" - "thermal" - "structural" analysis method for human bodies using the ADVENTURE system. The introduction of parallel computers into ADVENTURE has significantly reduced the computation time for structural analysis using numerical human body models, which had been a bottleneck. The numerical analysis of "static electric field" - "thermal" showed that little thermal effect was obtained in the case of 100 V electric shock in the home, but a significant difference in the thermal effect inside the human body was observed for those caused by 6,600 V wires. Next, in the case of an electric shock in a 22,000 V substation, heat was found to diffuse instantaneously from the electrocuted area. Next, the "thermal" - "structural" analysis was found to have significantly worse convergence and increased computation time.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、まず、数値人体モデルの問題点である、辺接触・点接触境界を面接触に修正することで表面境界を抽出したモデルを作成できた。本モデルは、「電磁界」、「音響」、「静磁界」など様々な他の数値解析に関する研究に応用することができる。また、本解析の一旦（例えば「静電界」-「熱」）を示すことで、電気作業員の感電に関する危機意識の教育につながると確信している。さらに、本解析では、数値人体モデルの熱応力解析では静電界・熱よりも大幅に計算時間が悪くなるという新たな課題も見出すことができ、おそらく世界で初めて人体モデルを丸々用いた「静電界」-「熱」-「構造」連成解析の第一次的な近似である数値解析例である。
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