波動伝播現象の数値解法と情報・エネルギー伝達問題への応用に関する研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21540116
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 数学一般(含確率論・統計数学)
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 加古 孝 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (30012488)
• 研究分担者: 今村 俊幸 電気通信大学, 情報理工学研究科, 准教授 (60361838) ; 小山 大介 電気通信大学, 情報理工学研究科, 助教 (60251708)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 波動伝搬 / FDTD / アンテナ / マルチコア分散並列 / PML / 複素共鳴固有値 / ディリクレ・ノイマン写像 / エッジトーン

研究概要

情報やエネルギーの伝達は、波動伝播現象を利用することで可能になる。本研究では、音波による音声言語情報伝達やアンテナによる様々な周波数の電波放射などの情報伝達の典型例を取り上げ、無限領域における問題を有限領域に帰着させる2種類の方法を用いて有限要素法や差分法による数値解法を考案した。また、弾性波や電磁波などによるエネルギー伝達についても同様の手法を開発し、地震波やMRIにおけるオーム加熱などの問題にその結果を応用した。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a High Performance Eigensolver on the Peta-Scale Next Generation Supercomputer System (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Imamura, Susumu Yamada and Masahiko Machida
  • 雑誌名: Progress in Nuclear Science and Technology ページ: 643-650
  • 査読あり
• [雑誌論文] A parallel Schwarz method for multiple scattering problems (2011)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Koyama
  • 雑誌名: DDM in Science and Engineering XIX, Lecture Notes in Computational Science and Engineering ページ: 351-358
  • URL: http://www.ddm.org/DD19/proceedings/numerik.mi.fu-berlin.de/DDM/DD19/Contributed_Koyama.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numericalmethod for antenna radiation problem by FDTD method with PML (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kako, Yoshiharu Ohi
  • 雑誌名: DDM in Science and Engineering XIX, Lecture Notes in Computational Science and Engineering ページ: 359-365
  • URL: http://www.ddm.org/DD19/proceedings/numerik.mi.fu-berlin.de/DDM/DD19/Contributed_Kako.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Well-posedness of the Helmholtz problem with the multiple DtNboundary condition (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Koyama
  • 雑誌名: Adv. in Mathematical Sciences and Applications 巻: Vol.20-2 ページ: 349-370
  • URL: http://www.ams.org/mathscinet/search/publdoc.html?pg1=INDI & s1=640529 & vfpref=html & r=2 & mx-pid=2815745
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconvergence of a finiteelement method for the Webster equation (2010)
  • 著者名/発表者名: Zhi-Guang Xiong, Takashi Kako and Daisuke Koyama
  • 雑誌名: Numer. Math. J. Chinese Univ 巻: Vol.32-2 ページ: 106-117
  • URL: http://www.ams.org/mathscinet/search/publdoc.html?pg1=IID & s1=659259 & vfpref=html & r=2 & mx-pid=2722730
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novelapproach in a divide and conquer algorithmfor eigenvalue problems of real symmetricband matrices (2010)
  • 著者名/発表者名: H. P. Pham, Toshiyuki Imamura, Susumu Yamada and Masahiko Machida
  • 雑誌名: Proceedings of JointInternational Conference on Supercomputing in Nuclear Applicationsand Monte Carlo 2010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a high performance eigensolver on thepeta-scale next generation supercomputersystem (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Imamura, Susumu Yamada and Masahiko Machida
  • 雑誌名: Proceedings of JointInternational Conference on Supercomputing in Nuclear Applicationsand Monte Carlo 2010
  • 査読あり
• [雑誌論文] アンテナからの電磁波放射に対する完全適合層を伴うFDTD法を用いた数値計算とその応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大井祥栄、加古孝
  • 雑誌名: 日本応用数理学会論文誌 巻: Vol.20-4 ページ: 241-263
  • URL: http://ci.nii.ac.jp/els/110008007210.pdf?id=ART0009597460 & type=pdf & lang=jp & host=cinii & order_no= & ppv_type=0 & lang_sw= & no=1339650412 & cp=
  • 査読あり
• [雑誌論文] エッジトーンの2次元数値計算のPCによる試み (2010)
  • 著者名/発表者名: 水谷俊、加古孝
  • 雑誌名: 京都大学数理解析研究所講究録 巻: Vol.1697 ページ: 72-79
  • URL: http://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace/bitstream/2433/141671/1/1697-07.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Error estimates of the finite element method for the exterior Helmholtz problem with a modified DtNboundary condition (2009)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Koyama
  • 雑誌名: Journal of Computational and Applied Mathematics 巻: Vol.232 ページ: 109-121
  • URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0377042708005505
  • 査読あり
• [学会発表] PMLを用いた有限要素法による地盤構造連成解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 川村稔也,加古孝
  • 学会等名: 日本応用数理学会2012研究部会連合発表会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2012-03-09
• [学会発表] 京コンピュータに向けた密行列固有値ソルバーの開発について (2012)
  • 著者名/発表者名: 今村俊幸
  • 学会等名: 2012年ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学豊田講堂シンポジオンホール(名古屋市)
  • 年月日: 2012-01-24
• [学会発表] Eigen_sg+ ASPEN. K2の性能評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大瀧嵩,藤山慧太,今村俊幸,山田進,町田昌彦
  • 学会等名: 2012年ハイパフォーマンスコンピューティングと計算科学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学豊田講堂シンポジオンホール(名古屋市)
  • 年月日: 2012-01-24
• [学会発表] Designing the vocal tractshape of vowels based on resonance poles (2011)
  • 著者名/発表者名: Kako, Takashi
  • 学会等名: Finnish-Japanese-Koreanworkshop on inverse problems
  • 発表場所: University of Helsinki(Helsinki, Finland)
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] マルチコア+ GPGPU環境における固有値ソルバ開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今村俊幸,山田進,町田昌彦
  • 学会等名: HPCS2011(ポスター発表)
  • 発表場所: 産業技術総合研究所(つくば市)
  • 年月日: 2011-01-18
• [学会発表] Numerical method for radiation for antennas (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kako
  • 学会等名: The Third China-Japan-Korea Joint Conference on Numerical Mathematics
  • 発表場所: Gangneung, Korea
  • 年月日: 2010-08-19
• [学会発表] FDTD法を用いたアシテナに流れる電流の計算法と給電法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大井祥栄、加古孝
  • 学会等名: 日本応用数理学会研究部会連合発表会
  • 発表場所: 筑波大学筑波キャンパス(つくば市)
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] GPUを利用した2次元FMMの高速化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田晋三、今村俊幸
  • 学会等名: 日本応用数理学会研究部会連合発表会
  • 発表場所: 筑波大学筑波キャンパス(つくば市)
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] Narrow-band reduction approach of a DRSM eigensolver on amutlticore-based cluster system (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Imamura, Susumu Yamada, Masahiko Machida
  • 学会等名: International Conference on Parallel Computing
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] エッジトーンの2次元数値計算のPCによる試み (2009)
  • 著者名/発表者名: 加古孝、水谷俊
  • 学会等名: 京大数理解析研究所共同研究計画・RIMS研究集会
  • 発表場所: 京都大学人間環境学研究科(京都市)
  • 年月日: 2009-07-22
• [学会発表] マルチコア環境における固有値ソルバ (2009)
  • 著者名/発表者名: 今村俊幸
  • 学会等名: 日本計算工学会講演会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所(東京都)
  • 年月日: 2009-05-12
• [図書] 計算力学理論ハンドブック (2010)
  • 著者名/発表者名: 田端正久,萩原一郎
  • 総ページ数: 736
  • 出版者: 朝倉書店