マルチフィジックススケールに於ける分離解法機構の基礎的研究

• Project/Area Number: 23650017
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Software
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 小林 泰三 九州大学, 情報基盤研究開発センター, 学術研究員 (20467880)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2013: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2012: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2011: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
• Keywords: マルチスケール / マルチフィジックス / 分離解法 / 連成計算 / 連成・連携計算

Research Abstract

本年度は昨年度の研究開発を発展させ、昨年度選定したマルチスケール・フィジックスな計算に対して、分離解法(連成・連携計算)機構を実装する為の設計を行った。
マルチスケール・フィジックスな計算対象はエアリード楽器の発音機構であり、流体計算と連成させる音場ソルバーを 2,4-FDTD 法で実装し、併せて流体計算を行う OpenFOAM 上でのソルバーとして新潟大学で開発された FVTD の利用検討を行った。流体と音の連成の最終目標は、Lighthill の音源を流体ソルバーで求め、その音源を音場ソルバーに渡し、音場ソルバーからは音圧や音圧変化の大きな箇所を流体ソルバーに渡すことによって、楽器の発音現象における流体と音の相互作用を解明する事である。本年度はその前段階として、流体と音のエネルギー変換の理論である How's enegy corollary の評価を行った。
次に、連成計算をする時に必要な要素技術である、ポスト処理のストリーム処理に関する技術の試験実装を始めた。OpenFOAM でのデータハンドリングフレームワークであるストリームクラスをネットワークに対応させて、流体と音場のソルバー間に既存のポスト処理ルーチンを挿められるように設計を開始した。また、この実装はボトルネックになっているストレージへのI/Oを減らす効果も期待できる。
メタソルバー機構は "axiom" と "config" の二つのファイルと、これに実行中の系のモニタリングから届けられる情報の3つを合わせて全体の整合性を判定する "core" で構成する。実際に連成を成立させる為には系の状況に応じて連成の仕方を変える操作が必要であり、その問題の分析に A. スターリングの uncertainty matrix の考え方が応用できる事が判明し、axiom と実際に操作をする action との関係を整理した。

Research Products

• [Journal Article] Numerical Study on Acoustic Oscillations of 2D and 3D Flue Organ Pipe Like Instruments with Compressible LES (2013)
  • Author(s): M. Miyamoto, Y. Ito, T. Iwasaki, T. Akamura, K. Takahashi, T. Takami, T. Kobayashi, A. Nishida, M. Aoyagi
  • Journal Title: Acta Acustica united with Acustica Volume: 99 Issue: 1 Pages: 154-171
  • DOI: 10.3813/aaa.918599
  • NAID: 120005856407
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] エアリード楽器の歌口付近における音と流体の相互作用 (2012)
  • Author(s): 赤村高宏,長尾友樹,高橋公也,小林泰三,青柳 睦
  • Journal Title: 音楽音響研究会資料 Volume: vol.31 No.4 Pages: 25-30
• [Journal Article] エアリード楽器の音孔に関する流体音数値解析 (2012)
  • Author(s): 岩崎拓也,小林泰三,高橋公也,高見利也,西田 晃,青柳睦
  • Journal Title: 音楽音響研究会資料 Volume: vol.31 No.4 Pages: 31-36
• [Journal Article] 三次元エアリード楽器の流体音源と発振特性 (2012)
  • Author(s): 高橋公也, 宮本真孝, 伊藤泰典, 岩崎拓也, 高見 利也, 小林泰三, 西田晃, 青柳睦
  • Journal Title: 数理解析研究所講究録 Volume: 1776 Pages: 100-114
• [Journal Article] 3次元エアリード楽器の流体音源と発振特性 (2012)
  • Author(s): 高橋公也 et al
  • Journal Title: 数理解析研究所講究録 Volume: 1776 Pages: 100-114
• [Journal Article] ヘテロジニアスな並列計算環境を応用した連成・連係計算の提案 (2011)
  • Author(s): 押川雄大 et al
  • Journal Title: 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC） Volume: 2011-HPC-130 Pages: 1-7
• [Journal Article] 連成・連携計算によるデータ量削減の評価 (2011)
  • Author(s): 押川雄大 et al
  • Journal Title: 研究報告計算機アーキテクチャ（ARC） Volume: 2011-ARC-197 Pages: 1-6
• [Journal Article] Reproduction Of Transitions Among Notes On An Air-Reed Musical Instrument With Compressible LES Combined With Moving Boundary Technique (2011)
  • Author(s): Ito et al
  • Journal Title: OSCIC2011 Volume: 2011
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Interaction between compressible fluid and sound in a flue instrument (2013)
  • Author(s): T. Kobayashi, T. Akamura, Y.Nagao, T. Iwasaki, K.Nakano, K. Takahashi and M. Aoyagi
  • Organizer: IUTAM Symposium on Vortex Dynamics: Formation, Structure and Function
  • Place of Presentation: 九州大学
• [Presentation] エアリード楽器の歌口付近における音と流体の相互作用II (2013)
  • Author(s): 赤村高宏,長尾友樹,高橋公也,小林泰三,青柳 睦
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学
• [Presentation] エアリード楽器の歌口付近における音と流体の相互作用 (2012)
  • Author(s): 長尾友樹,赤村高宏,高橋公也,小林泰三,青睦 睦
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
• [Presentation] 流体音に於ける移動境界問題III (2012)
  • Author(s): 小林泰三,岩崎拓也,高橋公也,高見利也,西 晃,青柳睦
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
• [Presentation] UBIM：シンプル且つコンパクトな広域分散環境の管理運用機構 (2012)
  • Author(s): 小林泰三
  • Organizer: アカデミッククラウドシンポジウム２０１２＠北海道大学
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 連成・連携計算による総計算時間の評価 (2012)
  • Author(s): 押川雄大 et al
  • Organizer: HPCS2012
  • Place of Presentation: 名古屋大学 名古屋
• [Presentation] 流体音に於ける移動境界問題II (2012)
  • Author(s): 小林泰三 et al
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 関西学院大学 神戸
• [Presentation] Numerical Study on Air-reed Instruments with LES (2011)
  • Author(s): K. Takahashi et al
  • Organizer: ASME-JSME-KSME Fluids Engineering Conference 2011
  • Place of Presentation: ACT CITY Congress Center 浜松
• [Presentation] ヘテロジニアスな並列計算環境を応用した連成・連係計算の提案 (2011)
  • Author(s): 押川雄大 et al
  • Organizer: SWoPP 2011
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター 鹿児島
• [Presentation] 連成・連携計算によるデータ量削減の評価 (2011)
  • Author(s): 押川雄大 et al
  • Organizer: Hokke19
  • Place of Presentation: 北海道大学 札幌
• [Presentation] Reproduction Of Transitions Among Notes On An Air-Reed Musical Instrument With Compressible LES Combined With Moving Boundary Technique (2011)
  • Author(s): Ito et al
  • Organizer: OSCIC2011
  • Place of Presentation: Paris-Chantilly, France
• [Presentation] ３次元エアリード楽器の流体音源と発振特性 (2011)
  • Author(s): 高橋公也 et al
  • Organizer: RIMS 研究集会「オイラー方程式の数理: カルマン渦列と非定常渦運動100年」
  • Place of Presentation: 京都大学 京都
• [Presentation] 流体音に於ける移動境界問題:音源としての移動境界 (2011)
  • Author(s): 小林泰三 et al
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 富山大学 富山