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2017 年度 実績報告書

3次元複雑領域における電磁波伝搬解析のための安定なメッシュレス法の開発と高速化

研究課題

研究課題/領域番号 15K00177
研究機関日本大学

研究代表者

伊東 拓  日本大学, 生産工学部, 助教 (80433853)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードメッシュレス法 / 電磁波伝搬シミュレーション / MTDM / FDTD / IMLS
研究実績の概要

平成28年度までは,Meshless Time-Domain Method (MTDM) を用いて,一定幅の導波管において電磁波伝搬シミュレーションを行ってきたが,平成29年度は,新しい問題としてTaper形状の導波管に対してMTDMを適用した.その結果,計算が破綻することなく比較的長時間のシミュレーションが実現できた.したがって,新しい問題におけるシミュレーションに対しても,これまでに実施してきたMTDMの安定化の効果が現れていると考えられる.
一方,MTDMによるシミュレーションを高速化するために,Oakforest-PACSにおいて,1ノードではあるものの最大1024スレッドの並列計算を行った.この計算では2次元問題を扱ったものの,3次元問題を扱う際にも参考になるように節点数を多めに設定した.具体的には約1158万節点配置して計算を行った.結果としては,256スレッドのときがもっとも高速化され,1スレッドと比較すると,約20倍高速化された.
研究期間全体では,Interpolating Moving Least-Squares method (IMLS) を形状関数生成に使うことで,MTDMの安定性が向上し,比較的長時間のシミュレーションが可能になったことが最も大きな成果であると考えている.また,MTDMとFDTDのHybrid法も提案し,精度をほとんど変えずに高速化を実現した.3次元問題への取り組みとしては,将来的に陰解法を用いたときなどのための基礎研究として,メッシュレス法の1つであるX-EFG法を用いて3次元Poisson方程式を離散化して得られた連立1次方程式の解法について調査し,係数行列の構造を考慮した前処理を用いることで,反復解法で効率的に解ける例を確認した.これらの成果は国際会議などで発表しただけでなく,Journal Paperとしても出版された.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Efficient Simulation of Electromagnetic Wave Propagation in Complex Shaped Domain by Hybrid Method of FDTD and MTDM Based on Interpolating Moving Least-Squares Method2017

    • 著者名/発表者名
      T. Itoh and S. Ikuno
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 53/6 ページ: 7203004

    • DOI

      10.1109/TMAG.2017.2658194

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variable Preconditioned Krylov Subspace Method with Communication Avoiding Technique for Electromagnetic Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ikuno, G. Chen, T. Itoh, S. Nakata, and K. Abe
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 53/6 ページ: 7202204

    • DOI

      10.1109/TMAG.2017.2655513

    • 査読あり
  • [学会発表] Parallelization of Variable Preconditioned Krylov Subspace Method for Linear System Obtained from Meshless Approaches2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ikuno, T. Itoh
    • 学会等名
      18th SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Investigation of Convergence Property of Iterative Method for Linear System Obtained from Meshless Approaches2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ikuno, T. Itoh
    • 学会等名
      JSST 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Investigation of Electromagnetic Wave Propagation Simulation in Double-Tapered Waveguide by Meshless Time-Domain Method2017

    • 著者名/発表者名
      T. Itoh
    • 学会等名
      JSST 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] メッシュレス法による電磁波伝搬解析のOakforest-PACSにおける高速化2017

    • 著者名/発表者名
      伊東拓
    • 学会等名
      会議名計算科学研究センター25周年記念シンポジウムおよび第9回「学際計算科学による新たな知の発見・統合・創出」シンポジウム -計算科学の発展と将来-
  • [学会発表] Interactive Finite-Difference Time-Domain Simulation for Designing Multichannel Photonic Crystal Waveguides2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nakata, T. Itoh
    • 学会等名
      ISEM 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Parallelization of Krylov Subspace Method with Communication Avoiding Technique using Multi-Core Processor and GPU2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ikuno, T. Itoh
    • 学会等名
      ISEM 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Electromagnetic Wave Propagation Simulation in Tapered Waveguide by Meshless Time-Domain Method2017

    • 著者名/発表者名
      T. Itoh
    • 学会等名
      ISEM 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] MTDMによる多段Taper形状導波管での電磁波伝搬解析2017

    • 著者名/発表者名
      伊東拓
    • 学会等名
      2017年度【非線形問題の解法に関する研究会】第1回非線形・可視化部門研究会
  • [学会発表] Numerical Investigation of Generation Methods for Shape Functions in Meshless Time-Domain Method for Electromagnetic Wave Propagation Simulations2017

    • 著者名/発表者名
      T. Itoh
    • 学会等名
      ICCES 2017
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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