| 研究課題/領域番号 |
22K21281
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
1001:情報科学、情報工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 秋田工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
野村 政宗 秋田工業高等専門学校, 創造システム工学科、電気電子情報系, 助教 (90967259)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 数値人体モデル / 感電解析 / 電気-熱-構造連成解析 / 並列計算 / ADVENTURE / 大規模計算 / 静電界解析 / 非定常熱伝導解析 / ADVENTURE_SYSTEM / 大規模並列計算 / 連成解析 / 感電 / メッシュスムージング / 領域分割法 / 電流密度-熱-構造連成解析 / 幾何マルチグリッド法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、数値人体モデルを用いた「電流」-「熱」-「構造」の感電連成解析を高精度・高速に行うため、混合有限要素オープンソースソフトウェア「UG4」に連成解析コードの実装を行う。コードの実装が完了したら、簡単なモデルで動作確認を行い、最終的にメッシュスムージングを施した大規模高精度数値人体モデルで解析を行う。本解析結果のデータの整理、可視化のために、本研究費で大容量メモリ、グラボを搭載したハイスペックPCを購入する。更に幾何マルチグリッド法に代数マルチカラーオーダリングを導入し、並列性を改善する。本計算を高速に行うため約100並列規模の並列計算機の導入も行い、結果を最終的に論文に執筆する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ADVENTUREシステムを用いた人体の「静電界」-「熱」-「構造」連成解析手法の開発を行った。並列計算機をADVENTUREに導入することで、ボトルネックであった人体の構造解析の計算時間を大幅に短縮することができた。また、「静電界」-「熱」の数値解析結果から、家庭内で100Vの感電の場合、熱的影響はほとんど得られなかったが、6,600Vの電線によるものでは、人体内部の熱影響に大きな違いが見られた。次に22,000Vの変電所での感電では、感電部から瞬間的に熱が拡散することがわかった。さらに「熱」-「構造」解析では、大幅に収束性が悪化し、計算時間が増加することが分分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、まず、数値人体モデルの問題点である、辺接触・点接触境界を面接触に修正することで表面境界を抽出したモデルを作成できた。本モデルは、「電磁界」、「音響」、「静磁界」など様々な他の数値解析に関する研究に応用することができる。また、本解析の一旦（例えば「静電界」-「熱」）を示すことで、電気作業員の感電に関する危機意識の教育につながると確信している。さらに、本解析では、数値人体モデルの熱応力解析では静電界・熱よりも大幅に計算時間が悪くなるという新たな課題も見出すことができ、おそらく世界で初めて人体モデルを丸々用いた「静電界」-「熱」-「構造」連成解析の第一次的な近似である数値解析例である。
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