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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Enhancement of Parallel-in-space-time Electromagnetic Field Analysis for Practical Electric Machine Design

Research Project

Project/Area Number 20K04429
Research InstitutionDoshisha University

Principal Investigator

高橋 康人  同志社大学, 理工学部, 教授 (90434290)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords電気機器 / 並列計算 / 有限要素法 / ヒステリシス / 鉄損 / 磁気特性 / 高効率化
Outline of Annual Research Achievements

最終年度は,プロセス数増加時に劣化する空間分割型並列有限要素法の並列性能改善に取り組んだ.前処理方法として,localized前処理(LP)およびadditive Schwarz前処理(ASP)が一般的に広く用いられている.両手法には一長一短があるが,電磁界数値解析分野における有用性について不明瞭な点が残されている.そこで,実規模電気機器モデルの非線形静磁界解析を例題としてLPまたはASPの性能比較を行い,両者の得失評価を試みた.その結果,ASPではプロセス間での重複を小領域境界の未知変数に限定することで並列性能を改善できること,両前処理法の性能は実装やハードウェア構成に大きく依存することを定量的に明らかにした.今後,さらなる並列性能改善に向けて,スレッド並列処理との併用について検討予定である.
期間全体を通じて本研究課題では,空間分割・時間分割併用型並列有限要素法(PinSTFEM)の高度化を目的として,①新たな時間分割型並列計算法の創出による速度向上率の改善,②磁気ヒステリシスモデル化法の導入,③プロセス数増加時に劣化する空間分割型並列有限要素法の並列性能改善,に関する検討を行った.①については,回転機の定常特性解析に特化したdq-TP-EEC法およびOverlapping並列TP-EEC法を用いたPinSTFEMを開発し,研究成果は複数の論文として学術誌にまとめられている.②については,PinSTFEMに磁化履歴の更新処理を導入し,ヒステリシス特性の考慮の有無による並列台数効果の比較を行った.今後,提案法の国際会議での発表および論文誌へ投稿する予定である.③については,上述の通り,実規模モデルにおけるLPまたはASPの性能比較を行い,今後の方向性を明確化した.本研究の成果によりPinSTFEMの実用化が達成され,高効率電気機器設計・開発のさらなる高度化が期待される.

  • Research Products

    (5 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Parallel-in-space-and-time finite-element analysis of electric machines using time step overlapping in a massively parallel computing environment2022

    • Author(s)
      Yasuhito Takahashi, Koji Fujiwara, and Takeshi Takeshi
    • Journal Title

      COMPEL - The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering

      Volume: 42 Pages: 449~462

    • DOI

      10.1108/COMPEL-04-2022-0161

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 空間分割・時間分割併用型並列有限要素法を用いた電気機器のヒステリシス磁界解析に関する検討2023

    • Author(s)
      髙橋康人,藤原耕二,岩下武史
    • Organizer
      電気学会静止器・回転機合同研究会
  • [Presentation] 領域分割型並列有限要素磁界解析におけるlocalized前処理とadditive Schwarz前処理の性能比較2023

    • Author(s)
      髙橋康人,貝森弘行,藤原耕二,岩下武史
    • Organizer
      電気学会全国大会
  • [Presentation] Parallel-in-Space-and-Time Finite-Element Method for Time-Periodic Magnetic Field Problems with Hysteresis2023

    • Author(s)
      Yasuhito Takahashi, Koji Fujiwara, and Takeshi Takeshi
    • Organizer
      International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields (COMPUMAG 2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 変圧器の漂遊損評価に関する検討(その2) ―タンクおよびフレームを模擬した空芯コイルモデルの損失評価―2022

    • Author(s)
      リュハクトウ,髙橋康人,藤原耕二,今盛 聡
    • Organizer
      電気学会静止器・回転機合同研究会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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