2016 Fiscal Year Research-status Report
電磁界数値解析とトポロジー最適化を併用した電気機器の革新的最適設計システムの構築
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16K06240
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
岡本 吉史 法政大学, 理工学部, 准教授 (40415112)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
若尾 真治 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70257210)
圓谷 友紀 福岡大学, 工学部, 助教 (50782330)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トポロジー最適化 / 磁界解析 / 有限要素法 / 並列計算 / 電気機器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従前の研究実施計画では，2016年度において，「電気回路方程式を強連成した時間領域非線形渦電流問題における随伴変数法の開発」を挙げていた．しかし，従来のレベルセット法を使用したトポロジー最適化手法において，収束解までの反復回数が数千回程度必要になる問題もあるため，三年目に計画していた「最適化手法の高速化」を前倒しして，2016年度に実施した．最適化手法の高速化として，トポロジー最適化において実績のある Method of Moving Asymptotes（MMA）を導入した．その結果，従来のレベルセット関数の移流を利用した解法と比較すると，大よそ，数倍程度の高速化を達成することに成功した．
また，MMA の導入によって，静磁界における三次元最適化問題を実用的な計算時間内で実施できるようになったため，最終年度に予定していた「3Dプリンタによる最適化結果の具現化」を前倒しで実施した．当該研究では，三次元最適化結果の表面部分を STL（Stereo Lithography）データに変換し，ポリ乳酸樹脂で造形することに成功した．さらに，表面部分の凹凸部分をスムースにするため，ラプラシアンスムーシングに基づいた改良ラプラシアンスムーシング手法を提案し，形状スムースにも成功した．今後は，実際の磁性体を三次元出力できる三次元プリンタへの適用を検討する必要がある．
一方，「有限要素法の高速大規模並列化」に関しては，今年度，順調に研究を進めることができ，複数のノードに跨った分散並列を使用した並列化有限要素法の二次元静磁界解析に成功した．その結果，大よそ 50 % 程度の並列化効率を達成できた．今後，本並列化コードをトポロジー最適化手法へ導入することが課題である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
最終的にクリアーすべき問題を，着実に解決できているため．
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| Strategy for Future Research Activity |
時間領域問題のトポロジー最適化の実装で，複雑なプログラミングコードになる可能性があるため，コード整備を怠らず，時間をかけて丁寧に研究を進捗する予定である．
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| Causes of Carryover |
2016 年度に購入する物品に対して，必要以上のコストが必要となったため，当初予定していた旅費に充当することができなくなった．結果，予定額との差額が発生した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
可能な限り，当初，予定していた研究予算執行に基づいて，研究費を使用する．
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