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時間発展型マルチフィジックス問題における形状最適化の検証

研究課題

研究課題/領域番号 18K03996
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19020:熱工学関連
研究機関岐阜工業高等専門学校

研究代表者

片峯 英次  岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00224452)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード最適設計 / 形状最適化 / 形状同定 / 連成問題 / 有限要素法 / 随伴変数法
研究成果の概要

基礎的な非定常熱弾性場と非定常熱対流場における形状決定問題に対する数値解法を提案した.熱弾性場問題では,指定された時間区間において熱変形が最小化する形状を決定する剛性最大化問題などが検討された.また熱対流場問題では,部分境界での温度時間履歴を制御する形状決定問題などが検討された.これらの形状設計問題に対して,随伴変数法を用いて形状修正の感度となる形状勾配関数が理論的に導出された.FreeFEMを利用し,導出した形状勾配関数に基づいて最適形状を解析するプログラムが開発された.二次元問題の解析結果に基づいて,提示した解法の妥当性が示された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

時間発展型マルチフィジックス問題の形状最適化は,実際の設計現場において要求度の高い課題であるにも関わらず,理論に基づいた研究はこれまでほとんど実施されていなかった.そこで,基礎的な非定常熱弾性場と非定常熱対流場における形状決定問題に対して,最適設計理論等に基づいた数値解析法を提案して,その解析手法の妥当性を示すことができた.

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Shape optimization in thermal convection field considering a slight compressibility2021

    • 著者名/発表者名
      T. Aoki, T. Kurahashi and E. Katamine
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 13 ページ: 44-47

    • NAID

      130008071974

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 非定常一様粘性流中に置かれた孤立物体の揚力を制御する形状設計2020

    • 著者名/発表者名
      片峯英次,山口智也,村山大騎
    • 雑誌名

      日本計算数理工学論文集

      巻: 20 ページ: 81-87

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 流速時間履歴を規定する非定常自然対流場の形状設計2019

    • 著者名/発表者名
      片峯英次,青木 崇
    • 雑誌名

      日本計算数理工学論文集

      巻: 19 ページ: 13-18

    • NAID

      40022338117

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Shape optimization analysis considering a rotational body in a flow field based on the adjoint variable and the finite element methods2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kurahashi, Y. Ozeki and E. Katamine
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Science and Technology

      巻: 14 号: 1 ページ: JFST0004-JFST0004

    • DOI

      10.1299/jfst.2019jfst0004

    • NAID

      130007623440

    • ISSN
      1880-5558
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Consideration on shape identification for flow channel including a rotational body2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki, T. Kurahashi and E. Katamine
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 11 ページ: 69-72

    • NAID

      130007771239

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 非定常粘性流れ場における形状同定問題の解法2018

    • 著者名/発表者名
      片峯英次,尾関優汰
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 84 号: 868 ページ: 18-00323-18-00323

    • DOI

      10.1299/transjsme.18-00323

    • NAID

      130007550602

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 渦度最小化を目的とした非定常粘性流れ場の形状最適化2023

    • 著者名/発表者名
      北川翔陽,片峯英次
    • 学会等名
      日本設計工学会東海支部令和4年度研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 非定常流体構造連成場における形状最適化2023

    • 著者名/発表者名
      島川星也,片峯英次
    • 学会等名
      日本設計工学会東海支部令和4年度研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 拍動流を考慮した非定常強制熱対流場における形状設計2022

    • 著者名/発表者名
      片峯英次,濱町陸来
    • 学会等名
      第27回日本計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 温度時間履歴を制御する非定常強制熱対流場の形状設計2022

    • 著者名/発表者名
      片峯英次,濱町陸来
    • 学会等名
      日本設計工学会 2022年度秋季大会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 拍動流を考慮した非定常強制熱対流場における形状設計2021

    • 著者名/発表者名
      濱町陸来, 片峯英次
    • 学会等名
      日本機械学会第34回計算力学講演会講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 拍動流を考慮した非定常強制熱対流場における形状最適化2021

    • 著者名/発表者名
      濱町陸来,片峯英次
    • 学会等名
      日本設計工学会東海支部令和2年度研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 微圧縮性を考慮した熱対流場における形状最適化2021

    • 著者名/発表者名
      青木 崇,倉橋貴彦,片峯英次
    • 学会等名
      日本応用数理学会2021年研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 随伴変数法および有限要素法に基づく 3 次元熱弾性変形問題に対する形状最適化解析2021

    • 著者名/発表者名
      広瀬智史, 倉橋貴彦,片峯英次
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第58期講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 流体力規定を目的とした非定常粘性流れ場の形状設計2020

    • 著者名/発表者名
      山口智也,片峯英次
    • 学会等名
      日本機械学会2020年年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 非定常熱対流場における回転体を考慮した形状最適化2020

    • 著者名/発表者名
      渡辺聡史,片峯英次
    • 学会等名
      日本機械学会2020年年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱対流場において粘性効果が形状最適化の結果に与える影響に関する考察2020

    • 著者名/発表者名
      青木 崇,倉橋貴彦,片峯英次
    • 学会等名
      日本機械学会 CMD2020 計力スクエア研究報告集
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 放熱量最大化を目的とした非定常自然対流場の形状決定2020

    • 著者名/発表者名
      渡辺聡史,片峯英次
    • 学会等名
      日本設計工学会東海支部令和元年度研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 非定常熱弾性場の形状設計2020

    • 著者名/発表者名
      広瀬 智史,片峯英次
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第69期講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 随伴変数法および有限要素に基づく熱対流場ける形状最適化2020

    • 著者名/発表者名
      青木 崇,倉橋貴彦,片峯英次
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第57期講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 揚力最大化を目的とした非定常粘性流れ場の形状最適化2019

    • 著者名/発表者名
      片峯英次,村山大騎,尾関優汰
    • 学会等名
      第24回日本計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 流速分布を規定する非定常自然対流場の形状同定2019

    • 著者名/発表者名
      青木 崇,片峯英次,倉橋貴彦
    • 学会等名
      第65回理論応用力学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱弾性場・熱対流場などのマルチフィジックス問題における形状設計2019

    • 著者名/発表者名
      片峯英次
    • 学会等名
      日本計算数理工学会 第37回計算数理工学フォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 流体力規定を目的とした非定常粘性流れ場の形状設計2019

    • 著者名/発表者名
      片峯英次,村山 大騎
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 揚力最大化を目的とした非定常粘性流れ場の形状最適化2019

    • 著者名/発表者名
      村山大騎,片峯英次
    • 学会等名
      日本機械学会第32回計算力学講演会講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Solution to Shape Design of Unsteady Natural Convection Fields to Control Time History of Flow Velocity2019

    • 著者名/発表者名
      E. Katamine and T. Aoki
    • 学会等名
      72th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱変位のコントロールを目的とした非定常熱弾性場の形状決定2019

    • 著者名/発表者名
      広瀬智史,片峯英次
    • 学会等名
      日本設計工学会東海支部平成30年度研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 流速規定を目的とした非定常自然対流場の形状決定2019

    • 著者名/発表者名
      青木 崇,片峯英次
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第67期講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 非定常性を考慮した熱弾性場の形状最適化2018

    • 著者名/発表者名
      片峯英次,広瀬智史
    • 学会等名
      日本応用数理学会2018年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱弾性場の3次元形状最適化解析2018

    • 著者名/発表者名
      小森太陽,片峯英次
    • 学会等名
      日本応用数理学会2018年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 剛性最大化を目的とした非定常熱弾性場の形状最適化2018

    • 著者名/発表者名
      広瀬智史,片峯英次
    • 学会等名
      日本機械学会2018熱工学コンファレンス講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Freefem++を利用した3次元熱弾性場の形状最適化2018

    • 著者名/発表者名
      小森太陽,片峯英次
    • 学会等名
      日本機械学会2018熱工学コンファレンス講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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