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滑らかな領域における非線形偏微分方程式に対する有限要素法

研究課題

研究課題/領域番号 19K14590
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分12040:応用数学および統計数学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

剱持 智哉  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80824664)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード有限要素法 / 偏微分方程式 / 数値解法 / 誤差評価 / 不連続Galerkin時間離散化法 / 楕円型偏微分方程式 / 放物型偏微分方程式 / Stokes方程式 / 数値解析 / 不連続Galerkin法 / 最大正則性 / 非線形偏微分方程式 / 構造保存数値解法 / 線形偏微分方程式 / 応用数学 / 楕円型方程式 / 放物型方程式
研究開始時の研究の概要

さまざまな自然現象は, 偏微分方程式と呼ばれる方程式で記述される. 多くの場合, 偏微分方程式の解を2次方程式の解の公式のように陽的に表示することは困難であることが知られている. したがって, 現象の理解のためにはコンピュータによる数値シミュレーションが必須である. シミュレーションの手法や結果を数学的に解析する分野のことを数値解析学と呼ぶ. 本研究では, 代表的な数値計算手法である有限要素法に対する数値解析を行う.

研究成果の概要

滑らかな境界を持つ偏微分方程式に対する有限要素法, およびそれに関連する話題に対して, さまざまな観点から数学的な解析を行った. 特に, 楕円型・放物型偏微分方程式に対して, 最大値ノルムによる解析や, 時間変数に対する不連続Galerkin法の解析など, 多くの重要な成果を得た. また, 時間発展する曲線に対する数値解法の研究と応用研究も行い, いくつかの成果を得た.

研究成果の学術的意義や社会的意義

有限要素法はその柔軟性や数学的な明快さから, シミュレーション分野で広く用いられている数値解法である. 有限要素法に対する数学的な解析は, シミュレーションの妥当性を数学的に保証するために重要な研究である. 本研究成果は特に, 現実問題のシミュレーションの問題設定として現れうる問題を考えているため, シミュレーション分野において重要な役割を果たしている.

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 6件、 招待講演 10件)

  • [雑誌論文] Migrating elastic flows2024

    • 著者名/発表者名
      Kemmochi Tomoya、Miura Tatsuya
    • 雑誌名

      Journal de Mathematiques Pures et Appliquees

      巻: 185 ページ: 47-62

    • DOI

      10.1016/j.matpur.2024.02.003

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Matrix equation representation of the convolution equation and its unique solvability2024

    • 著者名/発表者名
      Yuki Satake, Tomohiro Sogabe, Tomoya Kemmochi, Shao-Liang Zhang
    • 雑誌名

      Special Matrices

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discrete Maximal Regularity for the Discontinuous Galerkin Time-Stepping Method without Logarithmic Factor2024

    • 著者名/発表者名
      Takahito Kashiwabara, Tomoya Kemmochi
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Numerical Analysis

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tensor product-type methods for solving Sylvester tensor equations2023

    • 著者名/発表者名
      Niu Jing、Sogabe Tomohiro、Du Lei、Kemmochi Tomoya、Zhang Shao-Liang
    • 雑誌名

      Applied Mathematics and Computation

      巻: 457 ページ: 128155-128155

    • DOI

      10.1016/j.amc.2023.128155

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Structure-Preserving Numerical Method for the Fourth-Order Geometric Evolution Equations for Planar Curves2023

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Eiji、Kemmochi Tomoya、null Tomohiro Sogabe、Zhang Shao-Liang
    • 雑誌名

      Communications in Mathematical Research

      巻: 39 号: 2 ページ: 296-330

    • DOI

      10.4208/cmr.2022-0040

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scalar auxiliary variable approach for conservative/dissipative partial differential equations with unbounded energy functionals2022

    • 著者名/発表者名
      Kemmochi Tomoya、Sato Shun
    • 雑誌名

      BIT Numerical Mathematics

      巻: - 号: 3 ページ: 903-930

    • DOI

      10.1007/s10543-021-00904-w

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computing the matrix fractional power with the double exponential formula2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsuoka Fuminori、Sogabe Tomohiro、Miyatake Yuto、Kemmochi Tomoya、Zhang Shao-Liang
    • 雑誌名

      ETNA - Electronic Transactions on Numerical Analysis

      巻: 54 ページ: 558-580

    • DOI

      10.1553/etna_vol54s558

    • 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] On a transformation of the ?-congruence Sylvester equation for the least squares optimization2020

    • 著者名/発表者名
      Satake Yuki、Sogabe Tomohiro、Kemmochi Tomoya、Zhang Shao-Liang
    • 雑誌名

      Optimization Methods and Software

      巻: - 号: 5 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1080/10556788.2020.1734004

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability, analyticity, and maximal regularity for parabolic finite element problems on smooth domains2020

    • 著者名/発表者名
      Kashiwabara Takahito、Kemmochi Tomoya
    • 雑誌名

      Mathematics of Computation

      巻: 89 号: 324 ページ: 1647-1679

    • DOI

      10.1090/mcom/3500

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pointwise error estimates of linear finite element method for Neumann boundary value problems in a smooth domain2020

    • 著者名/発表者名
      Kashiwabara Takahito、Kemmochi Tomoya
    • 雑誌名

      Numerische Mathematik

      巻: 144 号: 3 ページ: 553-584

    • DOI

      10.1007/s00211-019-01098-8

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modified Strang splitting for semilinear parabolic problems2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nakano, T. Kemmochi, Y. Miyatake, T. Sogabe, S.-L. Zhang
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: 11 号: 0 ページ: 77-80

    • DOI

      10.14495/jsiaml.11.77

    • NAID

      130007771371

    • ISSN
      1883-0609, 1883-0617
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Analysis of the Allen-Cahn Equation with Coarse Meshes2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kemmochi
    • 雑誌名

      J. Math. Res. Appl.

      巻: 39 ページ: 709-717

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relation between the T-congruence Sylvester equation and the generalized Sylvester equation2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Satake, M. Oozawa, T. Sogabe, Y. Miyatake, T. Kemmochi, S.-L. Zhang
    • 雑誌名

      Applied Mathematics Letters

      巻: 96 ページ: 7-13

    • DOI

      10.1016/j.aml.2019.04.007

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Structure-preserving numerical methods for constrained gradient flows of planar closed curves with explicit tangential velocities2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kemmochi, Y. Miyatake, and K. Sakakibara
    • 学会等名
      ICIAM 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stokes作用素の有限要素近似に対する離散最大正則性2023

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      日本応用数理学会 第19回 研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Stokes作用素の有限要素近似に対する$L^p$リゾルベント評価2022

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      名古屋微分方程式セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stokes作用素の有限要素近似に対する$L^p$リゾルベント評価2022

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      日本応用数理学会2022年度年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 偏微分方程式に対する有限要素法の$L^p$理論2022

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      第3回若手研究交流会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Stokes作用素の有限要素近似に対する$L^p$リゾルベント評価2022

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      日本数学会2022年度秋季総合分科会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Stokes作用素の有限要素近似に対する$L^p$リゾルベント評価2022

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      RIMS共同研究 (公開型) 「数値解析が拓く次世代情報社会~エッジから富岳まで~」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Higher-order discrete gradient methods by discontinuous Galerkin time-stepping methods2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kemmochi
    • 学会等名
      JSPS seminar: Topics in computational methods for stochastic and deterministic differential equations
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] $L^p$-resolvent estimate for finite element approximation of the Stokes operator2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kemmochi
    • 学会等名
      基礎論壇
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stokes作用素の有限要素近似に対する離散最大正則性2022

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      2022年度応用数学合同研究集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Cahn-Hilliard方程式に対して構造保存解法とアダプティブ有限要素法を両立させたい2021

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      第2回若手研究交流会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 不連続Galerkin時間離散化手法による離散勾配法の高精度化2021

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      応用数理学会2021年度年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 不連続Galerkin時間離散化手法による離散勾配法の高精度化2021

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      第83回 京大応用数学セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 平面曲線の制約条件付き勾配流に対する構造保存数値解法2020

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      数値解析セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structure-preserving numerical methods for constrained gradient flows of planar curves2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kemmochi
    • 学会等名
      ZOOM online colloquium at Department of Applied Mathematics, The Hong Kong Polytechnic University
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 重調和方程式に対するC0内部ペナルティ法の解析2019

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      若手応用数学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Scalar auxiliary variable approach の紹介とその拡張2019

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      RIMS共同研究 (公開型) 諸科学分野を結ぶ基礎学問としての数値解析学
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hamilton 系に対する SAV 法2019

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      日本数学会2019年度秋期総合分科会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Hamilton 系に対する SAV 法2019

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      日本応用数理学会2019年度年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Structure-preserving numerical scheme for the area-preserving curve shortening flow2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kemmochi
    • 学会等名
      The 9th International Congress on Industrial and Applied Mathematics (ICIAM 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Maximum norm error estimates for linear finite element semi-discretization of parabolic problems on smooth domains2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kemmochi and Takahito Kashiwabara
    • 学会等名
      Conference on Mathematical
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hamilton 系に対する SAV 法2019

    • 著者名/発表者名
      剱持智哉
    • 学会等名
      第48回数値解析シンポジウム (NAS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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