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2022 Fiscal Year Annual Research Report

発見的数値解析利用を実現する並列分離型連成フレームワークの創成

Research Project

Project/Area Number 19H01098
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

吉村 忍  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90201053)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三目 直登  筑波大学, システム情報系, 助教 (10808083)
荻野 正雄  大同大学, 情報学部, 准教授 (00380593)
武居 周  宮崎大学, 工学部, 准教授 (40598348)
浅井 光輝  九州大学, 工学研究院, 准教授 (90411230)
金子 栄樹  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (40908802)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords数値解析 / 大規模並列解析 / 連成解析
Outline of Annual Research Achievements

本研究は柔軟かつ汎用的な連成解析フレームワークの構築を目指し研究を進めている。これまでに、有限要素法並列構造解析ソルバー ADVENTURE_Solid、有限要素法並列電磁界解析ソルバー ADVENTURE_ Magnetic、並列SPH自由表面流れ解析ソルバー MScPHyを開発すると同時に、分離型連成解析手法を高度化することで、幅広い分野の連成解析を柔軟に実現できる解析フレームワークを開発している。
本年度は、吉村・金子を中心に開発を進めてきた大規模並列流体構造連成解析システムを羽ばたき飛翔体の飛行制御解析に適用するため、流体・構造・静電場・制御の連成解析システムを構築した。その中で、羽ばたき運動の駆動力である圧電素子の寄与は、流体構造連成の反復ループの中に電極上の電位を未知数とした圧電エナジーハーベスティングの反復ループを導入することで、精度と計算コストの両立を図った。また、既存の数値研究や実験と比較することで、構築したシステムの妥当性検証を実施した。荻野・浅井・三目が開発を進めているそれぞれ実施してきた開発項目を統合し、津波と沿岸構造物との相互作用を考慮した連成解析システムを開発した。加えて、構造物の計算に破壊モデルの一種である Extrinsic Cohesive Zoneモデルを導入することで、構造物の破壊を考慮可能な拡張を加えた。吉村・武居・荻野を中心に、ADVENTURE_ Magnetic に対し熱伝導方程式の並列ソルバーを連結した電磁界-熱伝導連成解析システムの並列性能評価を実施し、本研究にて開発したフレームワークの基本性能評価を実施した。NICT数値人体モデルを用いた電磁界-熱伝導連成解析に関する数値解析および共振器ベースのテスト問題TEAM Workshop Problem29 に対し、数億自由度程度の数値モデルの解析を実行し定量評価することで、本研究にて開発したフレームワークが有する高い柔軟性と並列性能を実証した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (52 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (47 results) (of which Int'l Joint Research: 26 results,  Invited: 8 results)

  • [Journal Article] Seepage failure prediction of breakwater using an unresolved ISPH-DEM coupling method enriched with Terzaghi’s critical hydraulic gradient2023

    • Author(s)
      Kumpei Tsuji, Mitsuteru Asai, Kiyonobu Kasama
    • Journal Title

      Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences

      Volume: Vol. 10 Pages: -

    • DOI

      10.2208/jscejj.22-15023

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A phase-change approach to landslide simulations: Coupling finite strain elastoplastic TLSPH with non-Newtonian IISPH2022

    • Author(s)
      Daniel S. Morikawa, Mitsuteru Asai
    • Journal Title

      Computers and Geotechnics

      Volume: Vol. 142 Pages: 104570

    • DOI

      10.1016/j.compgeo.2022.104815

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Non-Intrusive Polynomial Chaos法を用いた効率的な不確かさ定量化法2022

    • Author(s)
      後藤聡太, 金子栄樹, 武居周, 吉村忍
    • Journal Title

      計算工学会論文集, Paper No.20220013, 2022

      Volume: 2022 巻 Pages: p. 20220013

    • DOI

      10.11421/jsces.2022.20220013

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 移動音の移動方向知覚に関する研究ー適応法による検討ー2022

    • Author(s)
      瀧澤哲, 工藤彰洋, 武居周
    • Journal Title

      日本シミュレーション学会論文誌

      Volume: Vol. 14, No. 2 Pages: pp.71-77

    • DOI

      10.11308/tjsst.14.71

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Fundamental Study on Control of CG Character using Brain Wave Discrimination2022

    • Author(s)
      Makoto Sakamoto, Kenji Sakoma, Taketo Kamasaka, Kodai Miyamoto, Amane Takei, Tsutomu Ito, Takao Ito
    • Journal Title

      Journal of Robotics, Networking and Artificial Life

      Volume: Vol. 8, No.4 Pages: 293-297

    • DOI

      10.2991/jrnal.k.211108.013

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Investigation of convergence improvement to speed-up of the high-frequency electromagnetic field analysis solver,2023

    • Author(s)
      Kento Ohnaka, Amane Takei
    • Organizer
      Compumag2023, Kyoto, Japan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] An Efficient Uncertainty Quantification Method for Large-Scale High-Frequency Electromagnetic Field Problems2023

    • Author(s)
      Sota Goto, _Amane Takei_, Shigeki Kaneko, Shinobu Yoshimura
    • Organizer
      Compumag2023, Kyoto, Japan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Parallel wave sound analysis based on hierarchical domain decomposition method2023

    • Author(s)
      Amane Takei, Akihiro Kudo, Makoto Sakamoto
    • Organizer
      ICAROB2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Parallel full-wave electromagnetic field analysis based on hierarchical domain decomposition method2023

    • Author(s)
      Amane Takei, Nanako Mizoguchi, Kento Ohnaka, Makoto Sakamoto
    • Organizer
      ICAROB2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tourism Support for Bioluminescent Fungi Using Video Technology2023

    • Author(s)
      Bidesh Biswas Biki, Kodai Hasebe, Fumito Hamakawa, Satoshi Ikeda, Amane Takei, Makoto Sakamoto, Shuichi Kurogi
    • Organizer
      ICAROB2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Prototype Software for Designing Hula Accessories2023

    • Author(s)
      Takumi Nakahar, Satoshi Ikeda, Amane Takei, Kenji Aoki, Makoto Sakamoto
    • Organizer
      ICAROB2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Basic Study on Museum Exhibition Support Using AR Technology2023

    • Author(s)
      Kakeru Takemura, Satoshi Ikeda, Amane Takei, Masahiro Yokomiti, Makoto Sakamoto, Shuichi Kurogi Miyazaki, Tsutomu Ito, Takao Ito
    • Organizer
      ICAROB2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 領域分割型並列有限要素法に基づく電子回路基板の電磁界解析に関する基礎検討2023

    • Author(s)
      西嶋幹太, 後藤聡太, 村山敏夫, 武居周
    • Organizer
      電子情報通信学会エレクトロニクスソサエティ,エレクトロニクスシミュレーション研究会(信学技報)
  • [Presentation] 領域分割型並列有限要素法に基づく人体fullwave電磁界解析2023

    • Author(s)
      溝口奈七子,武居周
    • Organizer
      電子情報通信学会エレクトロニクスソサエティ,エレクトロニクスシミュレーション研究会(信学技報)
  • [Presentation] 高精度と高速性を両立した人体内静電界解析2023

    • Author(s)
      野村政宗, 武居周
    • Organizer
      電子情報通信学会エレクトロニクスソサエティ,エレクトロニクスシミュレーション研究会(信学技報)
  • [Presentation] A phase-change approach to landslide simulations: coupling finite strain elastoplastic TLSPH with non-Newtonian IISPH2022

    • Author(s)
      Daniel Morikawa, Mitsuteru Asai, Haruki Osaki
    • Organizer
      ICCCI2022, The 7th International Confernece on the Characterization and Control of Interface for high Qulity Advanced Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ISPH-DEM coupling simulation for estimating internal erosion in soil2022

    • Author(s)
      Mitsuteru Asai, Kumpei Tsuji
    • Organizer
      ICCCI2022, The 7th International Confernece on the Characterization and Control of Interface for high Qulity Advanced Materials
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A Hybrid seepage failure analysis between two-phase mixture flow techniques using an ISPH-DEM coupling method2022

    • Author(s)
      Kumpei Tsuji, Yusuke Saeki, Mitsuteru Asai
    • Organizer
      WCCM-APCOM2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地盤の内部侵食解析に向けたISPH-DEM解像・非解像型ハイブリッド連成手法の開発2022

    • Author(s)
      辻勲平,浅井光輝
    • Organizer
      令和4年度土木学会全国大会第77回年次学術講演会
  • [Presentation] 地盤の内部侵食解析に向けたSPH-DEM解像・非解像型ハイブリッド連成解析2022

    • Author(s)
      辻勲平,浅井光輝
    • Organizer
      日本混相流学会混相流シンポジウム2022
  • [Presentation] City-scale simulation of wooden house collapse prediction using the ASI-Gauss Code2022

    • Author(s)
      Munkhzaya Myagmarjav, Mitsuteru Asai, Hideyuki Otani, Daigoro Isobe
    • Organizer
      第27回計算工学講演会
  • [Presentation] A phase-change approach to landslide simulations: coupling finite strain elastoplastic TLSPH with nonNewtonian IISPH2022

    • Author(s)
      Morikawa Daniel Shigueo,浅井光輝,大崎春輝,一色正晴
    • Organizer
      第27回計算工学講演会
  • [Presentation] Circuit-integrated fluid-structure-piezoelectricity interaction analysis for flow-driven energy harvesters2022

    • Author(s)
      S. Kaneko
    • Organizer
      WCCM, No. 15, Yokohama, Japan (Online)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coupled Analysis for Flow-Driven Energy Harveste2022

    • Author(s)
      S. Kaneko, S. Yoshimura
    • Organizer
      ECCOMAS, No. 8, Oslo, Norway
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Flow-driven piezoelectric energy harvesterの連成解析2022

    • Author(s)
      金子栄樹
    • Organizer
      計算工学会マルチメソッド・新数値解析手法開拓研究会, Vol. 1, オンライン
  • [Presentation] 電磁界-熱伝導連成問題における数値人体モデルの有限要素解析2022

    • Author(s)
      杉本振一郎, 武居周, 荻野正雄
    • Organizer
      第27回計算工学講演会
  • [Presentation] BDD preconditioner for a diagonal-scaled Schur complement system2022

    • Author(s)
      Masao Ogino
    • Organizer
      WCCM-APCOM 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] FE analysis of numerical human body with 100 million dofs in electromagnetics field - heat conduction coupled problem2022

    • Author(s)
      Shin-ichiro Sugimoto, Amane Takei, Masao Ogino
    • Organizer
      JSST 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 異種混合プロセッサにおける並列FEMコードの性能評価2022

    • Author(s)
      荻野正雄
    • Organizer
      第35回日本機械学会計算力学部門講演会
  • [Presentation] 高周波電磁界-熱伝導連成問題における2.7億自由度数値人体モデルの有限要素解析2022

    • Author(s)
      杉本振一郎, 武居周, 荻野正雄
    • Organizer
      第35回日本機械学会計算力学部門講演会
  • [Presentation] High-Frequency Electromagnetic Field Analysis in Microwave Oven by Paralle Finite Element Method2022

    • Author(s)
      Kento Onaka and _Amane Takei
    • Organizer
      The 41th JSST Annual Conference: International Conference on Simulation Technology, Fukuoka, Japan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] FE Analysis of Numerical Human Body Model with 100 Million DOFs in Electromagnetic Field - Heat Conduction Coupled Problem2022

    • Author(s)
      Shin-ichiro Sugimoto, Amane Takei and Masao Ogino
    • Organizer
      The 41th JSST Annual Conference: International Conference on Simulation Technology, Fukuoka, Japan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of Paralle Microwave analysis software: ADVENTURE_Fullwave2022

    • Author(s)
      Amane Takei
    • Organizer
      The 41th JSST Annual Conference: International Conference on Simulation Technology, Fukuoka, Japan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Sound field evaluation of experimental environment with ADVENTURE_Sound2022

    • Author(s)
      Akihiro Kudo and Amane Takei
    • Organizer
      The 41th JSST Annual Conference: International Conference on Simulation Technology, Fukuoka, Japan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Accurate and Fast Electrostatic Analysis Using Mesh Smoothing and Geometric Multi-Grid for Numerical Human Body Model2022

    • Author(s)
      M. Nomura, A. Takei
    • Organizer
      IEEE CEFC2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of Huge-Scale Microwave analysis software: ADVENTURE_Fullwave2022

    • Author(s)
      Amane Takei
    • Organizer
      16th World Congress on Computational Method(WCCM)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Metabolic Heat Generation, Blood Perfusion and Environment Temperature on the Body Temperature-an Approach of Finite Element Simulation2022

    • Author(s)
      A M M Mukaddes, Kanta Purkaysta, Ryuji Shioya, Amane Takei
    • Organizer
      16th World Congress on Computational Method(WCCM)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Performance evaluation of parallel wave-sound analysis software: ADVENTURE_Sound2022

    • Author(s)
      Akihiro Kudo, Amane Takei
    • Organizer
      16th World Congress on Computational Method(WCCM)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fast Electrostatic Field Analysis with Unstructured Numerical Human Body Model Using Parallel Geometric Multigrid Method2022

    • Author(s)
      Masamune Nomura, _Amane Takei
    • Organizer
      16th World Congress on Computational Method(WCCM)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Uncertainty Quantification Using Non-Intrusive Polynomial Chaos Method for Large-Scale Electromagnetic Wave Analysis2022

    • Author(s)
      Sota Goto, Amane Takei, Shigeki Kaneko, Shinobu Yoshimura
    • Organizer
      16th World Congress on Computational Method(WCCM)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] FE Analysis of Numerical Human Body Model with 100 Million DOFs in High-Frequency Electromagnetic Field - Heat Conduction Coupled Problem2022

    • Author(s)
      Shin-ichiro Sugimoto, _Amane Takei_, Masao Ogino
    • Organizer
      16th World Congress on Computational Method(WCCM)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coupled simulation of vibration and sound radiation of violin in large space2022

    • Author(s)
      Masao Yokoyama, Amane Takei, Ryo Yoshidome, Genki Yagawa
    • Organizer
      16th World Congress on Computational Method(WCCM)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 領域分割法に基づくバイオリンの大規模音響解析の基礎検討2022

    • Author(s)
      谷翔太,工藤彰洋,武居周,横山真男,矢川元基
    • Organizer
      日本機械学会第35回計算力学講演会(CMD2022)
  • [Presentation] 室内環境の並列流体解析の基本検討2022

    • Author(s)
      諸井翔,杉山博信,藤元昭一,武居周
    • Organizer
      日本機械学会第35回計算力学講演会(CMD2022)
  • [Presentation] 大規模並列マイクロ波解析2022

    • Author(s)
      武居周
    • Organizer
      日本機械学会第35回計算力学講演会(CMD2022)
  • [Presentation] 高周波電磁界-熱伝導連成問題における2.7億自由度数値人体モデルの有限要素解析2022

    • Author(s)
      杉本振一郎, 武居周, 荻野正雄
    • Organizer
      日本機械学会第35回計算力学講演会(CMD2022)
  • [Presentation] 高周波電磁解析へのPUFEM導入についての基礎検討2022

    • Author(s)
      武居周
    • Organizer
      電子情報通信学会エレクトロニクスソサエティ,エレクトロニクスシミュレーション研究会(信学技報)
  • [Presentation] 高精度と高速性を両立する幾何マルチグリッド法に基づく人体内静電界解析”2022

    • Author(s)
      武居周, 野村政宗
    • Organizer
      第27回計算工学講演会論文集
  • [Presentation] 電磁界-熱伝導連成問題における数値人体モデルの有限要素解析2022

    • Author(s)
      杉本振一郎, _武居周_, 荻野正雄
    • Organizer
      第27回計算工学講演会論文集
  • [Presentation] 大規模高周波電磁波問題に対する効率的な不確かさ定量化法2022

    • Author(s)
      後藤聡太, _武居周_, 金子栄樹, 吉村忍
    • Organizer
      第27回計算工学講演会論文集
  • [Presentation] 並列幾何マルチグリッド法に基づく高速・高精度数値人体解析2022

    • Author(s)
      武居周_,野村政宗
    • Organizer
      第34回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム(SEAD34)
  • [Presentation] 高周波電磁界解析コード:ADVENTURE_FullWave による電子レンジ内環境解析2022

    • Author(s)
      大中健登, _武居周
    • Organizer
      第34回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム(SEAD34)

URL: 

Published: 2023-12-25  

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