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2016 年度 実施状況報告書

超大規模領域分割計算の高速化手法の産業応用推進

研究課題

研究課題/領域番号 15K04762
研究機関日本女子大学

研究代表者

金山 寛  日本女子大学, 理学部, 教授 (90294884)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードBDD-DIAG前処理 / DIAG前処理 / 静磁場解析 / 熱対流解析
研究実績の概要

本研究の目的は、領域分割法のインターフェース問題を記述する連立1次方程式を解く際の前処理行列の統一的構築方法を確立し、見通しのよい高速化を実現することにより、公開ソフトウェアとして研究成果を産業応用推進に結びつけることである。

熱対流解析のほうは熱方程式のBDD前処理対応と規模の拡大だけを実現すれば良いところまできている。あと1年で公開できるところまでもっていけると思っていたので、2016年度は既存技術の水素拡散等の新規応用分野への適用に力を注いだ。実際、ソフトウェア開発の点から見れば、熱対流解析は熱方程式と流れの基礎方程式の弱連成解析として定式化しており、経験のある熱方程式の部分だけの改良が残っているので、あと1年あれば十分と考えている。熱方程式の部分の改良にはこれまでのADVENTURE_Thermal開発の経験が活かせると思っている。

静磁場解析は2015年度までに、1コア処理に限定しているがBDD-DIAGという前処理が有効であることを確認した。これを受けて2016年度は、その内容の再確認に時間を割いた。その結果当初予定していたラグランジュ乗数付きの対応や渦電流解析への対応が後回しになったが、国際的にみてもこれまでにない成果が出つつあるので、静磁場解析でのBDD-DIAG前処理の有効性の再確認に時間を割いたほうがよいと判断した。その結果、反復回数では簡易対角スケーリング(DIAG)前処理とほぼ変わらないレベルの前処理ができていると言えるが、対象としているテスト問題が小さく、もっと大規模な問題での比較が必須と思われる。そのためにはマルチコア処理が必須なので、残された1年でそれを可能にしたい。2017年度前半に熱対流解析で規模拡大の経験を積むので、その経験で2017年度後半に、静磁場のBDD-DIAG前処理のマルチコア処理を実現し、産業応用につなげたいと考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

静磁場解析および熱対流解析ともに、計算規模の拡大において、
共通の問題点に遭遇し、産業応用推進にまで研究を進めることが
できていない。最後の1年で挽回したい。
もう少し具体的に述べると、インターフェース問題を考えるときの連立1次方程式を
前処理付き共役勾配法で解くことを中心に考えているが、その際に係数行列S(シュア補元行列)とベクトルpの積q=Spを求めることが必要になる。我々の開発しているADVENTUREシステムでは、Sを陽に作成せずにこれを行っているので、この積の計算はそれほど容易でない。そのため、現時点ではSを陽に作成するライブラリを使っているため、その結果として100万自由度以上の大規模問題が処理できない状況になっている。熱方程式ではADVENTURE_Thermalの開発経験があるので、2017年度前半でこの問題を克服し、その経験をもとに、2017年度後半で静磁場解析でもSを陽に作成しないやり方を可能にしたいと思っている。
この共通の問題点が克服できれば、100万自由度以上の大規模問題への応用が可能になるので、産業応用推進の道が一気に開けてくると考えている。

今後の研究の推進方策

熱対流解析のほうは規模の拡大についての方針が固まっているので、
この1年間で十分挽回できると思っているが、
静磁場解析のほうはようやくBDD-DIAGという前処理が一つ見えてきた段階なので、これをベースに規模の拡大を図り、産業応用の推進に結びつけていく。

次年度使用額が生じた理由

2015年度に別途行ったJKA研究で購入した計算機等が有効に活用できている。そのうえで大規模問題への対応が少し遅れているので、その後、計算機を増強する必要が弱まり、物品費が予定より減少している。

次年度使用額の使用計画

上記の通り物品費は予定より減少した。しかし2017年度から常駐場所が地方に変更になったので、研究打ち合わせ等の旅費が増大すると予想される。最終的にはしっかり使い切る予定である。

備考

2016年度で日本女子大学定年退職。
2017年度から日本女子大学客員研究員。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 中山大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      中山大学
  • [雑誌論文] On the Coarse Matrix Solver of Preconditioners for Magnetostatic Domain Decomposition Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kanayama, Masao Ogino, Shin-ichiro Sugimoto, Kaworu Yodo and Hongjie Zheng
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Power and Energy

      巻: 137 ページ: 179-185

    • DOI

      10.1541/ieejpes.137.179

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 階層型領域分割法による回転機の解析2017

    • 著者名/発表者名
      杉本振一郎,荻野正雄,金山寛
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Power and Energy

      巻: 137 ページ: 195-201

    • DOI

      10.1541/ieejpes.137.195

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 静磁場の領域分割解析におけるコース問題の反復解法2017

    • 著者名/発表者名
      金山寛
    • 学会等名
      研究集会”数値解析の理論・実践”
    • 発表場所
      しいのき迎賓館(石川県金沢市)
    • 年月日
      2017-03-21 – 2017-03-22
    • 招待講演
  • [学会発表] On the Coarse Matrix Solver of Preconditioners for Magnetostatic Domain Decomposition Analysis (The 2nd Report)2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kanayama, Masao Ogino and Shin-ichiro Sugimoto
    • 学会等名
      電気学会 静止器/回転機合同研究会
    • 発表場所
      法政大学(東京都)
    • 年月日
      2017-01-18 – 2017-01-19
  • [学会発表] Balancing Domain Decomposition (BDD) Related Preconditioners in Engineering Including Magnetostatic Problems2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kanayama
    • 学会等名
      CoMFoS2016
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the Iterative Solver of the Interface Problem in the Case of the Direct Subdomain Analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kanayama, Kaworu Yodo, Hongjie Zheng, Shin-ichiro Sugimoto and Masao Ogino
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回計算力学講演会(CMD2016)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-24
  • [学会発表] Hydrogen Dispersion Simulation by a Stabilized Finite Element Method2016

    • 著者名/発表者名
      Qinghe Yao and Hiroshi Kanayama
    • 学会等名
      日本機械学会年会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2016-09-11 – 2016-09-14
  • [学会発表] On the Coarse Matrix Solver of Preconditioners for Magnetostatic Domain Decomposition Analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kanayama, Masao Ogino, Shin-ichiro Sugimoto, Kaworu Yodo and Hongjie Zheng
    • 学会等名
      電気学会 静止器/回転機合同研究会
    • 発表場所
      石垣市商工会館(沖縄県石垣市)
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [学会発表] The BDD-DIAG Preconditioner in Domain Decomposition Analysis for Magnetostatic Problems2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kanayama, Hongjie Zheng, Shin-ichiro Sugimoto and Masao Ogino
    • 学会等名
      ICCM2016
    • 発表場所
      Berkeley, CA, USA
    • 年月日
      2016-08-01 – 2016-08-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of the BDD-DIAG Preconditioner to Domain Decomposition2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kanayama, Masao Ogino, Shin-ichiro Sugimoto, Hongjie Zheng, and Kaworu Yodo
    • 学会等名
      WCCM/APCOM 2016
    • 発表場所
      韓国ソウル市
    • 年月日
      2016-07-24 – 2016-07-29
    • 国際学会
  • [学会発表] On the Stabilization Term of Finite Element Approximations for Viscous Flow and Thermal Convection Problems2016

    • 著者名/発表者名
      Qinghe Yao and Hiroshi Kanayama
    • 学会等名
      第21回計算工学講演会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター(朱鷺メッセ)
    • 年月日
      2016-05-31 – 2016-06-02
  • [学会発表] 静磁場領域分割解析におけるインターフェイス問題2016

    • 著者名/発表者名
      金山寛 鄭 宏杰 杉本 振一郎 荻野 正雄
    • 学会等名
      第28回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム (SEAD28)
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2016-05-18 – 2016-05-20
  • [備考] 金山寛のページ(2017年度以降)へようこそ

    • URL

      http://mcm-www.jwu.ac.jp/~kanayamah/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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