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2021 年度 実施状況報告書

異方的メッシュ上での有限要素法の誤差解析

研究課題

研究課題/領域番号 21K03372
研究機関愛媛大学

研究代表者

土屋 卓也  愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (00163832)

研究分担者 小林 健太  一橋大学, 大学院経営管理研究科, 教授 (60432902)
柏原 崇人  東京大学, 大学院数理科学研究科, 准教授 (80771477)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード有限要素法 / 不連続Galerkin法 / 異方的メッシュ
研究実績の概要

2021年度の当研究は、順調に進んだ。
(1) 潰れた要素を含むような異方的メッシュ上の不連続Galerkin法の誤差解析については、メッシュが適合的な場合、つまりメッシュ内にいわゆるハンギングノードがない場合に新しい離散スキームを提案し、そのスキームに対する誤差評価を確立した。特に、メッシュ内の要素(三角形、または四面体)が「最大角条件」を満たす場合に、不連続Galerkin法の誤差を最適に評価することに成功した。それらの結果を論文してまとめ発表し、さらに学会で講演を行った。
(2) (1)の成果に関連したことだが、三角形の場合、最大角条件が成り立つための必要十分条件は、三角形の外接円の半径と最長辺の比が上に有界であるということは、高校数学の正弦定理を用いて証明できるが、同様な定理が四面体の場合にも成り立つことを示し、それを論文として発表し、学会でも講演を行った。
(3) (1)の成果に続いて、現在メッシュが不適合な場合、つまりメッシュ内にハンギングノードがある場合の不連続Galerkin法の誤差評価について研究を進めている。研究は概ね順調に進み、遅くとも9月の日本応用数理学会の年会でその成果を発表する予定である。
(4) 研究代表者が指導した博士課程後期の学生が、2022年3月に学位(博士(理工学))を取得した。彼は、異方性メッシュ上の有限要素法の誤差評価について学位論文にまとめ、その結果の一部を論文として発表し、また学術雑誌に投稿中である。

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

研究が順調に進み、その成果を2021年度中に論文として発表できた。さらに、投稿中の論文もある。
また、不適合メッシュ上の不連続Galerkin法の誤差解析の研究も、順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

今年度は、不適合メッシュ上の不連続Galerkin法の誤差解析の研究に集中する。とりあえず、2022年9月の日本応用数理学会年会で成果を発表できるように研究を取りまとめ、さらに同時期に論文を投稿できるように、頑張る。

次年度使用額が生じた理由

コロナ感染拡大のため、予定していた学会出張等ができなかった。また、2020年度からの繰越の科研費もあったので、そちらを優先的に使用した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Lectures on the Error Analysis of Interpolation on Simplicial Triangulations without the Shape Regularity Assumption and Its Applications to Finite Element Methods Part 1: Lagrange Interpolation on Triangles2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Kenta、Tsuchiya Takuya
    • 雑誌名

      Memoirs of the Faculty of Science, Ehime University

      巻: 24 ページ: 9 - 42

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crouzeix-Raviart and Raviart-Thomas finite-element error analysis on anisotropic meshes violating the maximum-angle condition2021

    • 著者名/発表者名
      Ishizaka Hiroki、Kobayashi Kenta、Tsuchiya Takuya
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 38 ページ: 645~675

    • DOI

      10.1007/s13160-020-00455-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A robust discontinuous Galerkin scheme on anisotropic meshes2021

    • 著者名/発表者名
      Kashiwabara Takahito、Tsuchiya Takuya
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 38 ページ: 1001~1022

    • DOI

      10.1007/s13160-021-00474-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new geometric condition equivalent to the maximum angle condition for tetrahedrons2021

    • 著者名/発表者名
      Ishizaka Hiroki、Kobayashi Kenta、Suzuki Ryo、Tsuchiya Takuya
    • 雑誌名

      Computers & Mathematics with Applications

      巻: 99 ページ: 323~328

    • DOI

      10.1016/j.camwa.2021.08.017

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Hadamard 変分の様々な計算について2022

    • 著者名/発表者名
      土屋卓也
    • 学会等名
      RIMS共同研究(グループ型)自由境界問題に対する反復法の理論的および数値解析的研究
  • [学会発表] 異方的なメッシュ上での有限要素誤差解析について2021

    • 著者名/発表者名
      土屋卓也
    • 学会等名
      東京大学数値解析セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 四面体の最大角条件と同値な幾何学的条件について2021

    • 著者名/発表者名
      土屋卓也
    • 学会等名
      第26回計算工学講演会
  • [学会発表] 領域の変動に関するLiouvilleの定理について2021

    • 著者名/発表者名
      土屋卓也
    • 学会等名
      日本応用数理学会環瀬戸内応用数理研究部会第25回シンポジウム

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公開日: 2022-12-28  

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