2019 Fiscal Year Research-status Report
津波減災設計のための包括的連成解析システム開発とそのV&V
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18K18062
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
三目 直登 筑波大学, システム情報系, 助教 (10808083)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 計算工学 / 連成解析 / 大規模並列 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、構造物の耐津波設計に資するため、漂流物や波と構造との相互作用を考慮した並列連成解析手法およびシステムの開発を目的としている。これに対し、大規模並列連成解析システムの開発および高度化と、津波漂流物の数理モデル開発の二つに研究課題を分割し研究開発を進める。
大規模並列解析システム開発に関して、2019年度は前年度から引き続き、粒子法のための動的負荷分散ライブラリである LexADV_EMPS の動的負荷分散アルゴリズムの拡張および一般化を行いつつ、ダムブレイク問題等を対象に、開発手法およびシステムの妥当性検証を実施した。国際的にオープンになっている実験結果との比較を行い、開発システムを用いた数値計算における圧力の時刻歴が実験結果と基本的に良い一致を示すことと、空間解像度を高くすることで明確に精度が向上することを示し、国際ジャーナル論文等でその結果を発表した。
津波漂流物のモデル開発に関しては、これまでに開発を行っていたポリゴン壁境界に基づく流体剛体連成モデルの他に、任意の四面体もしくは六面体で剛体を表現する新しい壁境界モデルの開発を行った。このモデルでは、有限要素法の要素内積分をヒントにし、積分点を用いて任意形状の壁境界を高精度よく扱うことが可能となる。また、大規模並列解析システムのために開発した動的負荷分散アルゴリズムをこのモデルにも適用することが可能である。また、これらのモデルの三次元化と妥当性の検証を行っており、概ね良好な結果が得られている。
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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
本研究は、大規模並列連成解析システムの開発および高度化と、津波漂流物の数理モデル開発の二つの研究課題を実施する。前者の課題においては、並列解析システムの負荷分散アルゴリズムとその妥当性検証が完了している。後者に関しては、より実用的な形で手法を改良しつつ、複雑な形状に対して汎用性と精度を担保する手法を開発した。以上より、おおむね順調な進展が得られていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度までの成果によって、大規模並列解析の基盤的な部分は準備が整ったといえる。最終年度である2020年は、漂流物と波の相互作用にフォーカスし、本開発システムを流体剛体連成問題や流体構造連成問題の解析に拡張することを中心とし、研究を進める。数値解析の精度面では、連成問題における境界面での精度、特に運動量の保存性に着目し、連成解析の高精度化および安定化を担保する手法の開発を実施する。また、これらを並列流れ解析システムに組み込み、必要であれば、並列化効率向上のための負荷分散アルゴリズムの拡張を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
概ね計画通りに予算を使用したが、新型コロナウイルスの影響によって、年度末に使用予定であった消耗品の購入を一部先送りにした。次年度以降に、必要に応じて購入することを予定している。
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