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2008 年度 研究成果報告書

流れ問題のための高品質数値解法の開発と解析とシミュレーション

研究課題

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研究課題/領域番号 16104001
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 数学一般(含確率論・統計数学)
研究機関九州大学

研究代表者

田端 正久  九州大学, 大学院・数理学研究院, 教授 (30093272)

研究分担者 中尾 充宏  九州大学, 大学院・数理学研究院, 教授 (10136418)
中木 達幸  広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50172284)
渡部 善隆  九州大学, 情報基盤研究開発センター, 准教授 (90243972)
木村 正人  九州大学, 大学院・数理学研究院, 准教授 (70263358)
長藤 かおり  九州大学, 大学院・数理学研究院, 准教授 (40326426)
鈴木 厚  九州大学, 大学院・数理学研究院, 助教 (60284155)
研究期間 (年度) 2004 – 2008
キーワード非圧縮粘性流体 / 移動境界問題 / 有限要素法 / 計算機援用証明 / 精度保証計算
研究概要

流れ問題は非線形偏微分方程式で記述され, 解析的に解を求めることは一般に不可能である. 本研究では計算機を用いて高品質の数値解を得るための数値的手法の開発と解析と数値シミュレーションを行った. 熱対流問題に対する有限要素法の誤差評価の確立とその応用, 流れ問題に対する精度保証付き数値計算法の確立とその応用, 混相流問題に対するエネルギー安定有限要素法の開発, ナヴィエ・ストークス方程式のための特性曲線有限要素法の開発の成果を得た.

  • 研究成果

    (73件)

すべて 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (50件) (うち査読あり 49件) 学会発表 (20件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Numerical verification method for infinite dimensional eigenvalue problems2009

    • 著者名/発表者名
      Nagatou, K.
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics (to appear)

      ページ: 226

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An iterative substructuring solver for the Stokes equations2009

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, A.
    • 雑誌名

      Proceedings of the First International Conference on Parallel, Distributed and Grid Computing for Engineering(eds. Topping, B. H. V., Ivanyi, P.) (Civil-Comp Press)(to appear)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A single-step characteristic-curve finite element scheme second order in time for the incompressible Navier-Stokes equations2009

    • 著者名/発表者名
      Notsu, H. and Tabata, M.
    • 雑誌名

      Journal of Scientific Computing 38

      ページ: 1-14

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A numerical verification method of bifurcating solutions for 3-dimensional Rayleigh-Benard problems2009

    • 著者名/発表者名
      Kim, M. -N., Nakao, M. T., Watanabe, Y. and Nishida, T.
    • 雑誌名

      Numerische Mathematik 111

      ページ: 389-406

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On very accurate verification of solutions for boundary value problems by using spectral methods2009

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T. and Kinoshita, T.
    • 雑誌名

      JSIAM Letters 1

      ページ: 21-24

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ある拡散現象における解のサポートの反復した分離・融合について2009

    • 著者名/発表者名
      友枝謙二, 中木達幸
    • 雑誌名

      日本応用数理学会論文誌 19

      ページ: 25-37

    • 査読あり
  • [雑誌論文] computer-assisted instability proof for the Orr-Sommerfeld problem with Poiseuille flow2009

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, Y., Plum, M. and Nakao, M. T.
    • 雑誌名

      ZAMM - Journal of Applied Mathematics and Mechanics / Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik 89

      ページ: 5-18

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A computer-assisted proof for the Kolmogorov flows of incompressible viscous fluid2009

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, Y.
    • 雑誌名

      ournal of Computational and Applied Mathematics 223

      ページ: 953-966

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An iterative substructuring method for the discretized Stokes equations by a stabilized finite element method2009

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, A.
    • 雑誌名

      Proceedings of ALGORITMY 2009(eds. Handlovicova, A., Frolkovic, P., Mikula, K., Sevcovic, D.) (House of STU)

      ページ: 41-50

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A computational approach to constructive a priori and a posteriori error estimates for finite element approximations of Bi-Harmonic problems2008

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T., Hashimoto, K. and Nagatou, K.
    • 雑誌名

      GAKUTO International Series, Mathematical Sciences and Applications 28

      ページ: 139-148

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Guaranteed error bounds for finite element approximations of noncoercive elliptic problems and their applications2008

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T. and Hashimoto, K.
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics 218

      ページ: 106-115

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Some remarks on the behaviour of the finite element solution in nonsmooth domains2008

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T. and Kinoshita, T.
    • 雑誌名

      Applied Mathematics Letters 21

      ページ: 1310-1314

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of a curvature adjusted method in image segmentation2008

    • 著者名/発表者名
      Benes, M., Kimura, M., Paus, P., Sevcovic, D., Tsujikawa, T. and Yazaki, S.
    • 雑誌名

      Bulletin of the Institute of Mathematics, Academia Sinica, NewSeries 3

      ページ: 509-523

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Validated computations for fundamental solutions of linear ordinary differential equations2008

    • 著者名/発表者名
      Nagatou, K.
    • 雑誌名

      International Series of Numerical Mathematics 157

      ページ: 43-50

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ディリクレ境界条件を考慮した変形エルミート型3次要素の作成2007

    • 著者名/発表者名
      上田裕喜, 田端正久
    • 雑誌名

      日本応用数理学会論文誌 17

      ページ: 469-479

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite element schemes based on energy-stable approximation for two-fluid flow problems with surface tension2007

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M.
    • 雑誌名

      Hokkaido Mathematical Journal 36

      ページ: 875-890

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical simulation of Rayleigh-Taylor problems by an energy-stable finite element scheme2007

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M.
    • 雑誌名

      energy-stable finite element scheme, Proceedings of The Fourth International Workshop on Scientific Computing and Applications (eds. Guo, B.-Y., Shi, Z.-C.) (Science Press,)

      ページ: 63-73

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discrepancy between theory and real computation on the stability of some finite element schemes2007

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M.
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics 199

      ページ: 424-431

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical method for verifying the existence and local uniqueness of a double turning point for a radially symmetric solution of the perturbed Gelfand equation2007

    • 著者名/発表者名
      Minamoto, T. and Nakao, M. T.
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics 202

      ページ: 177-185

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Verified numerical computation of solutions for the stationary Navier-Stokes equation in nonconvex polygonal domains2007

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, K., Kobayashi, K. and Nakao, M. T.
    • 雑誌名

      Hokkaido Mathematical Journal 36

      ページ: 777-799

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ある非線形拡散方程式におけるサポート分離現象に関する数値的、数学的考察2007

    • 著者名/発表者名
      友枝謙二, 中木達幸
    • 雑誌名

      日本応用数理学会論文誌 17

      ページ: 291-300

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stable marker-particle method for the Voronoi diagram in a flow field2007

    • 著者名/発表者名
      Nishida, T., Sugihara, K. and Kimura, M.
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics 202

      ページ: 377-391

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical verification of stationary solutions for Navier-Stokes problems2007

    • 著者名/発表者名
      Nagatou, K., Hashimoto, K. and Nakao, M. T.
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics 199

      ページ: 445-451

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robustness of a characteristic finite element scheme of second order in time increment2006

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M. and Fujima, S.
    • 雑誌名

      Computational Fluid Dynamics 2004(eds. Groth, C., Zingg, D. W.) (Springer-Verlag)

      ページ: 177-182

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite element approximation to infinite Prandtl number Boussinesq equations with temperature-dependent coefficients-Thermal convection problems in a spherical shell2006

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M.
    • 雑誌名

      Future Generation Computer Systems 22

      ページ: 521-531

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical computations of a melting glass convection in the furnace2006

    • 著者名/発表者名
      Tagami, D. and Tabata, M.
    • 雑誌名

      Proceedings of The Seventh China-Japan Seminar on Numerical Mathematics (eds. Shi, Z.-C., Okamoto, H.) (Science Press,)

      ページ: 149-160

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite element schemes for two-fluids flow problems2006

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M. and Kaizu, S.
    • 雑誌名

      Proceedings of The Seventh China-Japan Seminar on Numerical Mathematics (eds. Shi, Z.-C., Okamoto, H.) (Science Press,)

      ページ: 134-148

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A numerical verification for the Kolmogorov flows of incompressible viscous fluid2006

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, Y.
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference of Numerical Analysis and Applied Mathematics 2006 (eds. Simos, T., Psihoyios, G., Tsitouras, C.) (Wiley)

      ページ: 535-539

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance comparison of vector-calculations between Itanium2 and other processors2006

    • 著者名/発表者名
      Nanri, T. Watanabe, Y. and Sato, H.
    • 雑誌名

      Proceedings of International Workshop on Innovative Architecture

      ページ: 141-146

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 亀裂進展に伴うエネルギー解放率の数学解析に関する再考察2006

    • 著者名/発表者名
      木村正人, 若野功
    • 雑誌名

      日本応用数理学会論文誌 16

      ページ: 345-358

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A computational approach to constructive a priori error estimate for finite element approximations of bi-harmonic problems in nonconvex polygonal domains2006

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, K., Nagatou, K. and Nakao, M. T.
    • 雑誌名

      Information 9

      ページ: 573-580

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Error estimates of finite element methods for nonstationary thermal convection problems with temperature-dependent coefficients2005

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M. and Tagami, D.
    • 雑誌名

      Numerische Mathematik 100

      ページ: 351-372

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A numerical method to verify the invertibility of linear elliptic operators with applications to nonlinear problems2005

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T., Hashimoto, K. and Watanabe, Y.
    • 雑誌名

      Computing 75

      ページ: 1-14

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Numerical verification method for solutions of singularly perturbed problems with nonlinearity2005

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, K., Abe, R., Nakao, M. T. and Watanabe, Y.
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics 22

      ページ: 111-131

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical verification methods for solutions for the free boundary problems2005

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, K., Kobayashi, K. and Nakao, M. T.
    • 雑誌名

      Numerical Functional Analysis and Optimization 26

      ページ: 523-542

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 楕円型方程式の解に対する局所一意性付き数値的検証法の効率化2005

    • 著者名/発表者名
      渡部善隆, 山本野人, 中尾充宏
    • 雑誌名

      日本応用数理学会論文誌 15

      ページ: 509-520

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability analysis for Allen-Cahn type equation associated with the total variation energy2005

    • 著者名/発表者名
      Shirakawa, K. and Kimura, M.
    • 雑誌名

      Nonlinear Analysis 60

      ページ: 257-282

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 速い移流を持つStrum-Liouville問題の第1固有値の精密な漸近挙動2005

    • 著者名/発表者名
      木村正人, 永田真一
    • 雑誌名

      日本応用数理学会論文誌 15

      ページ: 209-220

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite element matrices in congruent subdomains and their effective use for large-scale computations2005

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, A. and Tabata, M.
    • 雑誌名

      International Journal for Numerical Methods in Engineering 62

      ページ: 1807-1831

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An efficient approach to the numerical verification for solutions of elliptic differential equations2004

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T. and Watanabe, Y.
    • 雑誌名

      Numerical Algorithms(Special issue for Proceedings of Scientific Computing, Computer Arithmetic, and Validated Numerics 2002) 37

      ページ: 311-323

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computations on relaxation oscillation of five point vortices2004

    • 著者名/発表者名
      Nakaki, T.
    • 雑誌名

      Advances in Scientific Computing and Applications (eds. Y. Lu, W. Sun, T. Tang) (Science Press)

      ページ: 314-320

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A singular limit method for the Stefan problem, Numerical Mathematics and Advanced Applications2004

    • 著者名/発表者名
      Murakawa, H. and Nakaki, T.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 5th European Conference on Numerical Mathematics and Applications (Springer)

      ページ: 651-657

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relaxation oscillations of point vortices in a plane2004

    • 著者名/発表者名
      Nakaki, T.
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Mechanics Japan 53

      ページ: 95-102

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Numerical verification of nontrivial solutions for the heat convection problem2004

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, Y., Yamamoto, N., Nakao, M. T. and Nishida, T.
    • 雑誌名

      Journal of Mathematical Fluid Mechanics 6

      ページ: 1-20

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Navier-Stokes方程式のための圧力安定化・特性曲線法結合有限要素スキーム2003

    • 著者名/発表者名
      野津裕史, 田端正久
    • 雑誌名

      日本応用数理学会論文誌 18

      ページ: 427-445

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A mass-conservative characteristic finite element scheme for convection-diffusion problems

    • 著者名/発表者名
      Rui, H. and Tabata, M.
    • 雑誌名

      Journal of Scientific Computing (in press)

      ページ: doi : 10.1007/s10915-009-9283-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the L2 a priori error estimates to the finite element solution of elliptic problems with singular adjoint operator

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita, T., Hashimoto, K. and Nakao, M. T.
    • 雑誌名

      Numerical Functional Analysis and Optimization (to appear)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A numerical verification method for two-coupled elliptic partial differential equations

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, Y.
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics (to appear)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical verification method of solutions for elliptic equations and its application to the Rayleigh-Benard problem

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, Y. and Nakao, M. T.
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics (to appear)

  • [雑誌論文] Shape derivative of minimum potential energy : abstract theory and applications

    • 著者名/発表者名
      Kimura, M.
    • 雑誌名

      Jindrich Necas Center for Mathematical Modeling Lecture notes Volume IV, Topics in Mathematical Modeling (to appear)

      ページ: 1-38

    • 査読あり
  • [学会発表] A numerical convergence study for two-fluid flow problems2008

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M.
    • 学会等名
      International Conference on Partial Differential Equations and Applications
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 年月日
      20081200
  • [学会発表] On the constructive error estimates in the finite element methods with applications to the numerical verification of solutions for nonlinear PDEs2008

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T.
    • 学会等名
      The NIMS 2008 Conference & The 4th East Asia SIAM Conference
    • 発表場所
      Daejeon, Korea
    • 年月日
      20081000
  • [学会発表] 固有値問題に対する数値的検証法とその応用2008

    • 著者名/発表者名
      長藤かおり
    • 学会等名
      日本応用数理学会008年度年会・オーガナイズドセッション特別講演
    • 発表場所
      東京大学柏キャンパス
    • 年月日
      20080900
  • [学会発表] Eigenvalue excluding on 1-D Schroedinger operators2008

    • 著者名/発表者名
      Nagatou, K.
    • 学会等名
      The 6th Gregynog Workshop on Computation and Analytic Problems in Spectral Theory
    • 発表場所
      Cardiff, UK
    • 年月日
      20080700
  • [学会発表] Numerical verification of solutions for elliptic problems with very high accuracy by using a spectral method2008

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T.
    • 学会等名
      The 6th Gregynog Workshop on Computation and Analytic Problems in Spectral Theory
    • 発表場所
      Cardiff, UK
    • 年月日
      20080700
  • [学会発表] Finite element characteristic methods for flow problems2008

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M.
    • 学会等名
      6th International Conference on Scientific Computing and Applications
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      20080600
  • [学会発表] Some remarks on the Aubin-Nitsche trick of FEM solutions for elliptic problems with singular adjoint operator2008

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T.
    • 学会等名
      6th International Conference on Scientific Computing and Applications
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      20080600
  • [学会発表] 1次元シュレディンガー作用素のスペクトルに対する数値的検証法2008

    • 著者名/発表者名
      長藤かおり
    • 学会等名
      日本数学会2008年度年会, 特別講演
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      20080300
  • [学会発表] Numerical simulations of multi-fluid flow problems by an energy-stable finite element scheme2007

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M.
    • 学会等名
      The 3rd East Asia SIAM Conference
    • 発表場所
      Xiamen, China
    • 年月日
      20071100
  • [学会発表] Some numerical simulations of multi-phase problems by an energy-stable finite element scheme2007

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M.
    • 学会等名
      Computational Linear Algebra with Applications
    • 発表場所
      Harrachov, Czech Republic
    • 年月日
      20070800
  • [学会発表] Verified computations of the error in the finite element methods with applications to nonlinear PDEs2007

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T.
    • 学会等名
      SciCADE 2007, International Conference on SCIentific Computation and Differential Equations
    • 発表場所
      Saint Malo, France
    • 年月日
      20070700
  • [学会発表] Validated computation for infinite dimensional eigenvalue problems2006

    • 著者名/発表者名
      Nagatou, K.
    • 学会等名
      12th GAMM-IMACS International Symposium on Scientific Computing, Computer Arithmetic, and Validated Numerics
    • 発表場所
      Duisburg, Germany
    • 年月日
      20060900
  • [学会発表] Energy-stable finite element schemes for multiphase flow problems2006

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M.
    • 学会等名
      The First China-Japan-Korea Joint Conference on Numerical Mathematics
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      20060800
  • [学会発表] Numerical verification methods of bifurcating solutions for two-and three-dimensional Rayleigh-Benard problems2006

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T.
    • 学会等名
      The First China-Japan-Korea Joint Conference on Numerical Mathematics
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      20060800
  • [学会発表] Some computer assisted proofs on the bifurcation structure of solutions for heat convection problems2005

    • 著者名/発表者名
      Nakao, M. T., Watanabe, Y., Yamamoto, N., Nishida, T. and Kim, M.-N.
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications 2005
    • 発表場所
      Bruges, Belgium
    • 年月日
      20051000
  • [学会発表] ストークス方程式の有限要素法による大規模並列計算手法とその数理2005

    • 著者名/発表者名
      鈴木厚
    • 学会等名
      日本数学会秋季総合分科会 特別講演
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20050900
  • [学会発表] Finite element approximation to infinite Prandtl number Boussinesq equations and numerical simulation of melting glass convection2005

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M.
    • 学会等名
      The Third IMACS Conference on Mathematical Modelling and Computational Methods in Applied Sciences and Engineering
    • 発表場所
      Pilsen, Czech Republic
    • 年月日
      20050700
  • [学会発表] The Fifth Gregynog Workshop on Computation and Analytic Problems in Spectral Theory2005

    • 著者名/発表者名
      Nagatou, K.
    • 学会等名
      Newtown
    • 発表場所
      United Kingdom
    • 年月日
      20050700
  • [学会発表] Mass-conservative and energy-conservative finite element schemes for flow problems2005

    • 著者名/発表者名
      Tabata, M.
    • 学会等名
      The Fourth International Workshop on Scientific Computing and Its Applications
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      20050600
  • [学会発表] 平面上の渦点群の挙動2005

    • 著者名/発表者名
      中木達幸
    • 学会等名
      日本数学会特別講演
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      20050300
  • [図書] 偏微分方程式から数値シミュレーションへ/計算の信頼性評価2008

    • 著者名/発表者名
      田端正久, 中尾充宏
    • 総ページ数
      120
    • 出版者
      講談社
  • [図書] Domain Decomposition Methods : Algorithms and Practice(eds. Magoules, F.)(Civil-Comp Press)

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, A. and Tabata, M.(分担執筆)(to appear)
    • 総ページ数
      37
    • 出版者
      Finite element matrices in congruent subdomains and some techniques for practical problems
  • [備考]

    • URL

      http://www2.math.kyushu-u.ac.jp/~tabata/

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公開日: 2010-06-10   更新日: 2016-04-21  

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