| 研究課題/領域番号 |
17K06531
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
武川 順一 京都大学, 工学研究科, 助教 (70463304)
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| 研究分担者 |
三ヶ田 均 京都大学, 工学研究科, 教授 (10239197)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | メッシュフリー法 / 差分法 / 地震波 |
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| 研究実績の概要 |
メッシュフリー差分法の地震波動場計算への適用可能性を検討した。研究代表者らのグループがこれまでに開発したメッシュフリー差分法は，音響波動場への適用性しか議論されていなかった。そこで本研究では，メッシュフリー差分法が弾性波動場の計算にも適用できるか検討した。波動場の計算には時間領域と周波数領域による解法があるが，本研究では多震源の場合にも容易に適用可能な周波数領域解法を採用した。周波数領域解法には，周波数依存の減衰を容易に扱えるというメリットも存在する。提案手法の分散解析をおこなったところ，必要な精度を得るために必要となる節点数は，音響波動場の場合とほとんど変わらないことがわかった。その後，均質無限媒質モデルや層構造モデルでの波動場計算の精度を，解析解や他の数値解と比較することで検証した。均質無限媒質モデルでは，解析解と数値解はよい一致を示した。層構造モデルでは，Average-derivative有限差分法の結果と本手法による結果を比較したところ，両者の計算波形はよく一致していることが確認された。
計算効率に関して，提案手法とAverage-derivative有限差分法による計算時間を比較した。Average-derivative有限差分法では，モデル全体を規則的な格子で離散化したのに対し，メッシュフリー差分法では各層の速度に応じて節点間隔を決定した。メッシュフリー差分法ではアダプティブな節点配置をとることで，計算効率を大きく向上させられることが確認された。これらの成果は，Computers & Geosciences誌に投稿中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初予定していた弾性波動場モデリングへの適用可能性は検証された。計算精度の確認でも，当初予想された精度と同程度であることも確認された。このことから，研究の進捗としてはおおむね順調であるといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の研究では，メッシュフリー差分法による弾性波動場計算が精度よくおこなえることが確認された。また，アダプティブな節点配置によって，計算効率も大きく改善可能であることが示された。強振動を計算するうえで重要な要素の一つに，自由表面の導入が挙げられる。特に，任意形状の地形を導入する場合には，従来の差分法だと計算精度が大きく低下することが知られている。一方，メッシュフリー差分法の場合，不規則な節点配置に対する対応は元々手法に含まれているため，任意の地表面形状を比較的容易に取り入れることが可能であると考えられる。今年度の課題として，自由表面をメッシュフリー差分法に取り入れることを考えている。またその延長として，本研究テーマである地層境界面を取り入れた研究もおこなっていく予定である。
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