High-order frequency derivatives of wave scattered field in infinite domains and their engineering applications

• Project/Area Number: 23K28103
• Project/Area Number (Other): 23H03413 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60100:Computational science-related
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 飯盛 浩司 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (50638773)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松島 慶 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60943537)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2026: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥12,870,000 (Direct Cost: ¥9,900,000、Indirect Cost: ¥2,970,000)
• Keywords: 波動散乱問題 / 散乱共振 / 高速周波数応答掃引 / メタデバイス / トポロジー最適化

Outline of Research at the Start

無限領域で定義された波動散乱問題は、振動、音、光などの伝播を記述する数理モデルであり、広い分野における古くからの研究対象である。現在ではその数値解法と関連する最適設計法は成熟し、これらを利用したものづくりが行われている。一方で、解の高階周波数微分はこれまでほとんど注目されておらず、対象の周波数応答を高速に掃引する目的の研究が散発的に行われたにすぎない。本研究では、散乱問題の解の高階周波数微分に関する理論的な研究を行うとともに、その高精度かつ高速な数値計算法を開発する。構築した方法論を、高速周波数応答掃引のみならず、複素固有値問題や時間域波動散乱問題の高速解法、最適設計法へと応用する。