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2022 年度 実績報告書

電磁場・固体連成解析のハイケーパビリティ計算を実現する数値計算法

研究課題

研究課題/領域番号 22H03605
配分区分補助金
研究機関大同大学

研究代表者

荻野 正雄  大同大学, 情報学部, 准教授 (00380593)

研究分担者 曽我部 知広  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30420368)
杉本 振一郎  八戸工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (40451794)
武居 周  宮崎大学, 工学部, 准教授 (40598348)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
キーワード計算工学 / 計算電磁気学 / 高性能計算 / 超並列計算
研究実績の概要

まず,(a)分割統治法に基づく領域分割型有限要素法として,非一様な再帰的領域分割で部分領域間連続性を満たすアルゴリズムを検討した.特に,偏微分方程式に対する古典的な領域分割法について再調査し,それらのアルゴリズムをドキュメントとしてまとめた.また,領域分割型有限要素法の実装として,C言語で開発した有限要素法コードをライブラリ化し,Python言語で開発したソルバからctypesモジュール経由で呼び出す方法を検討し,簡易的なシステム開発を行った.次に,(b)電磁場解析向け反復法として前処理された係数行列の理論的検討並びに数値実験調査を行った.特に,複素対称行列向けの反復法について再調査し,領域分割法による電磁界解析コードADVENTURE_Magneticsに対するCOCG法, COCR法,MINRES-like_CS法,QMR-SYM法の実装を行った.また,CGS法,Bi-CGSTAB法,GPBi-CG法についても調査を終えた.さらに,(c)電磁場-固体連成向け連成解析法として,電磁場-固体の片方向連成解析手法の実装と資源利用効率の性能評価を行った.特に,高周波電磁波-熱伝導連成解析(片方向連成)を実装し,2.7億自由度の数値人体モデルを用いた試解析を行った.また,時間調和渦電流-熱伝導連成解析(双方向連成)についても実装を行い,1.5億自由度の円管誘導加熱モデルを用いた試解析を行った.また,領域分割法による高周波電磁界解析コードADVENTURTE_FullWaveの高速化・省メモリ化について検討した.
また,計算電磁気学の専門家を集めた「第6回大規模電磁界数値解析手法に関する研究シンポジウム」(2023年2月22日~23日,八戸)を主催し,研究成果発表や討論を通じて,本研究課題の成果普及および今後の継続的発展体制の構築に繋げることができた

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

研究実績の概要で述べた項目(a)~(c)はほぼ当初計画通りであり,さらに研究進捗報告を兼ねた研究シンポジウムをオンライン開催するなど,おおむね順調に進展していると言える.

今後の研究の推進方策

おおむね順調に進展しているため,当初計画通りに研究遂行していく予定である.特に,項目(a)について分割統治法に基づく領域分割法アルゴリズムの再構築を進めていく.また,2022年度にはヘテロジニアスマルチコアとなるP-コア・E-コア混在型プロセッサについて基本線形代数演算を用いた並列評価を実施しており,その成果を発展させ,ヘテロジニアス型コンピュータの資源有効活用や性能最大化に向けた研究を加速させていく.

  • 研究成果

    (44件)

すべて 2023 2022

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 4件) 学会発表 (39件) (うち国際学会 15件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] A condition for positive-definiteness of the coarse matrix in BDD-DIAG of a perturbed magnetostatic problem2022

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

      Journal of Advanced Simulation in Science and Engineering

      巻: 9(2) ページ: 263--277

    • DOI

      10.15748/jasse.9.263

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-Intrusive Polynomial Chaos法を用いた効率的な不確かさ定量化法2022

    • 著者名/発表者名
      後藤聡太, 金子栄樹, 武居周, 吉村忍
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

      巻: 2022 ページ: -

    • DOI

      10.11421/jsces.2022.20220013

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 移動音の移動方向知覚に関する研究 ー適応法による検討ー2022

    • 著者名/発表者名
      瀧澤哲, 工藤彰洋, 武居周
    • 雑誌名

      日本シミュレーション学会論文誌

      巻: 14(2) ページ: 71--77

    • DOI

      10.11308/tjsst.14.71

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Fundamental Study on Control of CG Character using Brain Wave2022

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sakamoto, Kenji Sakoma, Taketo Kamasaka, Kodai Miyamoto, Amane
    • 雑誌名

      Journal of Robotics, Networking and Artificial Life

      巻: 8(4) ページ: 293--297

    • DOI

      10.2991/jrnal.k.211108.013

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A unified justification of preconditioners of the interface problem for non-overlapping domain decomposition analysis2023

    • 著者名/発表者名
      金山寛, 荻野正雄, 杉本振一郎, 淀薫
    • 学会等名
      電気学会静止器/回転機合同研究会
  • [学会発表] 2次元静磁場問題に対するPhysics-Informed Neural Networksの適用2023

    • 著者名/発表者名
      荻野正雄
    • 学会等名
      第6回大規模電磁界数値解析手法に関する研究シンポジウム
  • [学会発表] クリロフ部分空間法の数理2023

    • 著者名/発表者名
      曽我部知広
    • 学会等名
      第6回大規模電磁界数値解析手法に関する研究シンポジウム
  • [学会発表] 大規模並列電磁界解析の新実装2023

    • 著者名/発表者名
      杉本振一郎
    • 学会等名
      第6回大規模電磁界数値解析手法に関する研究シンポジウム
  • [学会発表] 領域分割型並列有限要素法に基づく電子回路基板の電磁界解析に関する基礎検討2023

    • 著者名/発表者名
      西嶋幹太, 後藤聡太, 村山敏夫, 武居周
    • 学会等名
      EST研R4第4回
  • [学会発表] 領域分割型並列有限要素法に基づく人体fullwave電磁界解析2023

    • 著者名/発表者名
      溝口奈七子,武居周
    • 学会等名
      EST研R4第4回
  • [学会発表] Parallel wave sound analysis based on hierarchical domain decomposition method2023

    • 著者名/発表者名
      Amane Takei, Akihiro Kudo, Makoto Sakamoto
    • 学会等名
      ICAROB2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Parallel full-wave electromagnetic field analysis based on hierarchical domain decomposition method2023

    • 著者名/発表者名
      Amane Takei, Nanako Mizoguchi, Kento Ohnaka, Makoto Sakamoto
    • 学会等名
      ICAROB2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 最小二乗問題に対するtwo-subspace randomized extended Kaczmarz法の拡張2023

    • 著者名/発表者名
      安達和晃, 曽我部知広, 剱持智哉, 張紹良
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2022年度 連合発表会
  • [学会発表] 粒子充填向けマルチエージェント強化学習における学習手法の検討2022

    • 著者名/発表者名
      荻野正雄
    • 学会等名
      第27回計算工学講演会
  • [学会発表] 電磁界-熱伝導連成問題における数値人体モデルの有限要素解析2022

    • 著者名/発表者名
      杉本振一郎, 武居周, 荻野正雄
    • 学会等名
      第27回計算工学講演会
  • [学会発表] BDD preconditioner for a diagonal-scaled Schur complement system2022

    • 著者名/発表者名
      Masao Ogino
    • 学会等名
      WCCM-APCOM 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Positive-definiteness of the coarse matrix in BDD-DIAG of a perturbed magnetostatic problem2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kanayama, Masao Ogino, Shin-ichiro Sugimoto, Kaworu Yodo
    • 学会等名
      WCCM-APCOM 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] FE analysis of numerical human body with 100 million dofs in electromagnetics field - heat conduction coupled problem2022

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichiro Sugimoto, Amane Takei, Masao Ogino
    • 学会等名
      JSST 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] A condition for positive-definiteness of the Schur complement matrix of the magnetostatic problem2022

    • 著者名/発表者名
      金山寛, 荻野正雄, 杉本振一郎, 淀薫
    • 学会等名
      電気学会静止器/回転機合同研究会
  • [学会発表] 異種混合プロセッサにおける並列FEMコードの性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      荻野正雄
    • 学会等名
      第35回日本機械学会計算力学部門講演会
  • [学会発表] High Performance Python技法を用いた機械学習の高速化の検討2022

    • 著者名/発表者名
      古畑颯真, 荻野正雄
    • 学会等名
      第35回日本機械学会計算力学部門講演会
  • [学会発表] 高周波電磁界-熱伝導連成問題における2.7億自由度数値人体モデルの有限要素解析2022

    • 著者名/発表者名
      杉本振一郎, 武居周, 荻野正雄
    • 学会等名
      第35回日本機械学会計算力学部門講演会
  • [学会発表] 領域分割法に基づくバイオリンの大規模音響解析の基礎検討2022

    • 著者名/発表者名
      谷翔太,工藤彰洋,武居周,横山真男,矢川元基
    • 学会等名
      第35回日本機械学会計算力学部門講演会
  • [学会発表] 室内環境の並列流体解析の基本検討2022

    • 著者名/発表者名
      諸井翔,杉山博信,藤元昭一,武居周
    • 学会等名
      第35回日本機械学会計算力学部門講演会
  • [学会発表] 大規模並列マイクロ波解析2022

    • 著者名/発表者名
      武居周
    • 学会等名
      第35回日本機械学会計算力学部門講演会
  • [学会発表] 高精度と高速性を両立した人体内静電界解析2022

    • 著者名/発表者名
      野村政宗, 武居周
    • 学会等名
      EST研R4第3回
  • [学会発表] 高周波電磁解析へのPUFEM導入についての基礎検討2022

    • 著者名/発表者名
      武居周
    • 学会等名
      EST研R4第3回
  • [学会発表] 高精度と高速性を両立する幾何マルチグリッド法に基づく人体内静電界解析2022

    • 著者名/発表者名
      武居周, 野村政宗
    • 学会等名
      第27回計算工学講演会
  • [学会発表] 大規模高周波電磁波問題に対する効率的な不確かさ定量化法2022

    • 著者名/発表者名
      後藤聡太, 武居周, 金子栄樹, 吉村忍
    • 学会等名
      第27回計算工学講演会
  • [学会発表] 並列幾何マルチグリッド法に基づく高速・高精度数値人体解析2022

    • 著者名/発表者名
      武居周,野村政宗
    • 学会等名
      SEAD34
  • [学会発表] 高周波電磁界解析コード:ADVENTURE_FullWave による電子レンジ内環境解析2022

    • 著者名/発表者名
      大中健登, 武居周
    • 学会等名
      SEAD34
  • [学会発表] High-Frequency Electromagnetic Field Analysis in Microwave Oven by Paralle Finite Element Method2022

    • 著者名/発表者名
      Kento Onaka and Amane Takei
    • 学会等名
      JSST 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Paralle Microwave analysis software: ADVENTURE_Fullwave2022

    • 著者名/発表者名
      Amane Takei
    • 学会等名
      JSST 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Sound field evaluation of experimental environment with ADVENTURE_Sound2022

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kudo and Amane Takei
    • 学会等名
      JST 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Accurate and Fast Electrostatic Analysis Using Mesh Smoothing and Geometric Multi-Grid for Numerical Human Body Model2022

    • 著者名/発表者名
      M. Nomura, A. Takei
    • 学会等名
      CEFC 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Huge-Scale Microwave analysis software: ADVENTURE_Fullwave2022

    • 著者名/発表者名
      Amane Takei
    • 学会等名
      WCCM-APCOM 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Metabolic Heat Generation Temperature on the Body Temperature-an Approach of Finite Element Simulation2022

    • 著者名/発表者名
      A.M.M. Mukaddes, Kanta Purkaysta, Ryuji Shioya, Amane Takei
    • 学会等名
      WCCM-ACOM 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance evaluation of parallel wave-sound analysis software: ADVENTURE_Sound2022

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kudo, Amane Takei
    • 学会等名
      WCCM-APCOM 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast Electrostatic Field Analysis with Unstructured Numerical Human Body Model Using Parallel Geometric Multigrid Method2022

    • 著者名/発表者名
      Masamune Nomura, Amane Takei
    • 学会等名
      WCCM-APCOM 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Uncertainty Quantification Using Non-Intrusive Polynomial Chaos Method for Large-Scale Electromagnetic Wave Analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Sota Goto, Amane Takei, Shigeki Kaneko, Shinobu Yoshimura
    • 学会等名
      WCCM-APCOM 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Coupled simulation of vibration and sound radiation of violin in large space2022

    • 著者名/発表者名
      Masao Yokoyama, Amane Takei, Ryo Yoshidome, Genki Yagawa
    • 学会等名
      WCCM-APCOM 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 行列方程式に対する反復法のためのテンソル構造保存型前処理について2022

    • 著者名/発表者名
      佐竹祐樹,曽我部知広,剱持智哉,張紹良
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2022年度 年会
  • [学会発表] 非対称シフト線形方程式のためのBiCGStab法に基づく数値解法2022

    • 著者名/発表者名
      趙仁傑, 曽我部知広, 剱持智哉, 張紹良
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2022年度 年会
  • [図書] Krylov Subspace Methods for Linear Systems: Principles of Algorithms2023

    • 著者名/発表者名
      T. Sogabe
    • 総ページ数
      225
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      978-9811985317

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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