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新しい周期多重極法の開発と光起電力問題への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15H03604
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計算科学
研究機関京都大学

研究代表者

西村 直志  京都大学, 情報学研究科, 教授 (90127118)

研究分担者 新納 和樹  京都大学, 情報学研究科, 助教 (10728182)
吉川 仁  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (90359836)
連携研究者 石原 照也  東北大学, 理学研究科, 教授 (60168250)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード計算力学 / 周期多重極法 / Maxwell方程式 / メタマテリアル
研究成果の概要

本研究では,周期構造に対する積分方程式の新しい高速解法の開発と,メタマテリアルの問題への適用を行った.新しい高速解法としては,計算負荷の少ない固有値計算法を開発し,見掛けの固有値を識別する方法を考案した.また,周期Green関数を用いた高速解法を検討し,誘電体の散乱問題に適応可能な高速直接解法を開発した.具体的な応用として,ナノポーラスゴールド(NPG)の横起電力問題を取り上げ,シミュレーション結果は実験結果と定性的に一致することを確かめた.さらに金薄膜のメタマテリアルのトポロジー最適化を行い,製作上の制約を考慮した計算法を開発した.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Boundary integral equations for calculating complex eigenvalues of transmission problems2017

    • 著者名/発表者名
      R. Misawa, K. Niino and N. Nishimura,
    • 雑誌名

      SIAM J. Appl. Math.

      巻: 77 号: 2 ページ: 770-788

    • DOI

      10.1137/16m1087436

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 円筒孔トポロジー導関数と周期多重極法を用いた電磁メタマテリアルの最適設計について2017

    • 著者名/発表者名
      福田哲史,西村直志
    • 雑誌名

      計算数理工学論文集

      巻: 17 ページ: 95-100

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2次元Helmholtz方程式の1周期transmission問題におけるinterpolative decompositionに基づいた高速直接解法の性能比較2017

    • 著者名/発表者名
      松本安弘,西村直志
    • 雑誌名

      計算数理工学論文集

      巻: 17 ページ: 101-106

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An FMM for waveguide problems of 2-D Helmholtz’ equation and its application to eigenvalue problems2016

    • 著者名/発表者名
      Ryota Misawa, Kazuki Niino, Naoshi Nishimura
    • 雑誌名

      Wave Motion

      巻: 63 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1016/j.wavemoti.2015.12.006

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 周期多重極境界要素法を用いたナノポーラスゴールドの光起電力解析2015

    • 著者名/発表者名
      吉見拓也(京都大学情報学研究科), 新納 和樹(京都大学情報学研究科), 西村直志(京都大学情報学研究科), 石原照也(東北大学理学研究科)
    • 雑誌名

      計算数理工学論文集

      巻: 15 ページ: 85-90

    • NAID

      40020679617

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Boundary Integral Equations for Calculating Complex Eigenvalues for Open Domains2018

    • 著者名/発表者名
      N.Nishimura
    • 学会等名
      SIAM PP18
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimisation of Electromagnetic Metamaterials Using Periodic FMM and Cylindrical-Hole Topological Derivatives2018

    • 著者名/発表者名
      N.Nishimura
    • 学会等名
      IABEM
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 周期的な領域における波動散乱問題に対する高速直接解法について2017

    • 著者名/発表者名
      松本 安弘 , 西村 直志
    • 学会等名
      応用数理学会研究部会連合発表会
    • 発表場所
      電気通信大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 電磁メタマテリアルのトポロジー最適化について2017

    • 著者名/発表者名
      西村直志
    • 学会等名
      日本計算工学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 平面形状を有する電磁メタマテリアルのトポロジー最適化について2017

    • 著者名/発表者名
      西村直志
    • 学会等名
      日本機械学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Performances of the boundary integral equations for transmission problems and the distributions of the complex fictitious eigenvalues2017

    • 著者名/発表者名
      N. Nishimura
    • 学会等名
      Waves2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discretisation of electric field integral equation with Hdiv inner products2016

    • 著者名/発表者名
      N. Nishimura
    • 学会等名
      CoMFoS16
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ
    • 年月日
      2016-10-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3 次元 Helmholtz 方程式の周期境界値問題における周期多重極法と SSM を用いた固有値 解析2016

    • 著者名/発表者名
      山本 貴也,新納 和樹,西村 直志
    • 学会等名
      日本機械学会第 29 回計算力学講演会
    • 発表場所
      名古屋大学工学部
    • 年月日
      2016-09-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Hdiv 内積を用いて離散化された電界型積分方 程式の前処理について2016

    • 著者名/発表者名
      新納和樹 , 赤木翔, 西村直志
    • 学会等名
      日本機械学会第 29 回計算力学講演会
    • 発表場所
      名古屋大学工学部
    • 年月日
      2016-09-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 3次元Helmholtz方程式の周期境界値問題におけるSS法と境界要素法を用いた固有値解析2016

    • 著者名/発表者名
      山本 貴也,新納 和樹,西村 直志
    • 学会等名
      計算工学会
    • 発表場所
      新潟市 朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-06-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Transmission問題の共鳴周波数計算に対する新しい境界積分方程式の定式化について2016

    • 著者名/発表者名
      三澤 亮太,新納 和樹,西村 直志
    • 学会等名
      計算工学会
    • 発表場所
      新潟市 朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-06-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Applications of FMBEM to optical problems related to metamaterials2015

    • 著者名/発表者名
      Naoshi Nishimura
    • 学会等名
      ICOME2015
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2015-10-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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