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2016 年度 実績報告書

大規模問題への適用を目指した拡張境界節点法の改良

研究課題

研究課題/領域番号 25870630
研究機関山形大学

研究代表者

齋藤 歩  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (20400533)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードメッシュレス法 / 数値解法 / 境界節点法 / 有限節点法
研究実績の概要

これまでスーパー・コンピュータでなければ不可能とされていた数万から数十万個の節点をもつ大規模シミュレーションもパソコンで取り扱うことが可能となってきたことに伴い,より高精度かつ高速な数値解法が求められるようになってきた.本研究では,偏微分方程式の境界値問題の数値解法として近年注目を集めているメッシュレス法に着目している.有限要素法(FEM)や境界要素法(BEM)のようにメッシュレス法は要素分割という処理を全く必要としないため,入力データを簡素化できる利点をもつ.さらに,要素上ではなく節点間情報を用いて解や法線微係数を近似するため,滑らかな数値解が得られる利点もある.しかしながら,メッシュレス法はFEMやBEMと比べて概ね高精度な解が得られる反面,計算スピードが非常に遅いという問題が残っていた.本研究の目的は,精度とスピードの観点から領域型及び境界型メッシュレス法を改良し,さらに,メッシュレス法による大規模シミュレーションの実現を目指すことである.
これまで,電磁波の定常散乱問題はFEMとBEMをそれぞれ内部問題と外部問題に適用した混合解法で解かれてきた.従来法では,対象領域,境界及び界面を要素の集合に分割しなければならず,対象の形状が複雑になるほど,その処理には多大な時間と労力を要してしまう.平成28年度の研究では,FEMとBEMの代わりにメッシュレス法による混合解法を提案した.さらに,同法を電磁波の定常散乱問題に適用し,提案法の性能を数値的に調査した.
数値実験の結果,波数とは無関係に精度の収束率はほとんど同じであるが,提案法の精度は波数の値の増加に伴って低下した.さらに,リスタートなしGMRES法は大規模シミュレーションのための有益なソルバーになり得ることが示された.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Contactless Method for Measuring jC in Multiple-Layered Superconducting Film With Cracks2017

    • 著者名/発表者名
      T. Takayama, A. Saitoh and A. Kamitani
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond.

      巻: 27(4) ページ: 9000805

    • DOI

      10.1109/TASC.2016.2643506

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-speed method for analyzing shielding current density in HTS with cracks: implementation of H-matrix method to GMRES2017

    • 著者名/発表者名
      T. Takayama , A. Kamitani, A. Saitoh
    • 雑誌名

      J. Adv. Simulat. Sci. Eng.

      巻: 3(2) ページ: 173-187

    • DOI

      10.15748/jasse.3.173

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical Investigation of Preconditioning for Iterative Methods in Linear Systems Obtained by Extended Element-Free Galerkin Method2017

    • 著者名/発表者名
      T. Itoh, A. Saitoh, S. Ikuno, A. Kamitani
    • 雑誌名

      J. Adv. Simulat. Sci. Eng.

      巻: 3(2) ページ: 188-205

    • DOI

      10.15748/jasse.3.188

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Combination Approach of Domain-Type and Boundary-Type Meshless Methods for Solving Hybrid Boundary-Value Problem of Homogeneous and Inhomogeneous Elliptic PDEs2017

    • 著者名/発表者名
      A. Saitoh, T. Takayama, A. Kamitani
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Magn.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1109/TMAG.2017.2657635

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Speedup of Shielding Current Analysis in High-Temperature Superconducting Film: Implementation of H-Matrix Method2016

    • 著者名/発表者名
      A. Kamitani, T. Takayama, A. Saitoh and H. Nakamura
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 11 ページ: 2401041

    • DOI

      10.1585/pfr.11.2405041

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simulation of Contactless Crack Detection in HTS Films: Application of H-Matrix Method to Fast Matrix-Vector Multiplication2016

    • 著者名/発表者名
      T. Takayama, A. Saitoh, A. Kamitani and H. Nakamura
    • 雑誌名

      Plasma Fusion Res.

      巻: 11 ページ: 2401043

    • DOI

      10.1585/pfr.11.2401043

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Numerical Approach by Using Only Meshless Method to Solve Both External and Internal Problems2016

    • 著者名/発表者名
      A. Saitoh, T. Takayama, A. Kamitani
    • 学会等名
      The 1st Japan-Thailand Workshop on Numerical and Experimental Approaches to Nonlinear Problems
    • 発表場所
      KMITL, Thailand
    • 年月日
      2016-12-09 – 2016-12-09
    • 国際学会
  • [学会発表] メッシュレス法による内部・外部問題の数値解法2016

    • 著者名/発表者名
      齋藤 歩,高山 彰優,神谷 淳
    • 学会等名
      MAGDA 2016
    • 発表場所
      群馬県桐生市市民文化会館
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-25
  • [学会発表] Combination Approach of Domain-Type and Boundary-Type Meshless Methods for Solving Hybrid Boundary-Value Problem of Homogeneous and Inhomogeneous El liptic PDEs2016

    • 著者名/発表者名
      A. Saitoh, T. Takayama, A. Kamitani
    • 学会等名
      IEEE CEFC 2016
    • 発表場所
      Hilton Miami Downtown, U.S.A.
    • 年月日
      2016-11-16 – 2016-11-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Convergence - Property Improvement of GMRES in S hielding Current Analysis of Cracked S uperconducting Film2016

    • 著者名/発表者名
      A. Kamitani, T. Takayama, A. Saitoh, S. Ikuno
    • 学会等名
      IEEE CEFC 2016
    • 発表場所
      Hilton Miami Downtown, U.S.A.
    • 年月日
      2016-11-16 – 2016-11-16
    • 国際学会
  • [学会発表] gMocren: Visualization software for Monte Carlo simulato rs for radiotherapy,2016

    • 著者名/発表者名
      A. Kimura, K. Hasegawa, A. Saitoh and S. Tanaka
    • 学会等名
      JSST 2016
    • 発表場所
      International Science Innovation Building, Kyoto University
    • 年月日
      2016-10-29 – 2016-10-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Approach Using Methless Method for Solving Interior and Ex terior Boundary -Value Problems2016

    • 著者名/発表者名
      A. Saitoh, T. Takayama and A. Kamitani
    • 学会等名
      JSST 2016
    • 発表場所
      International Science Innovation Building, Kyoto University
    • 年月日
      2016-10-28 – 2016-10-28
    • 国際学会
  • [学会発表] High -Speed Analysis of Shielding Current Densit y in HTS Fi lm with Cracks2016

    • 著者名/発表者名
      T. Takayama, A. Saitoh and A. Kamitani
    • 学会等名
      JSST 2016
    • 発表場所
      International Science Innovation Building, Kyoto University
    • 年月日
      2016-10-27 – 2016-10-27
    • 国際学会
  • [学会発表] メッシュレス法を用いた内部・外部混合境界値問題の数値解法2016

    • 著者名/発表者名
      齋藤 歩, 高山 彰優, 神谷 淳
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2016年度年会
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-13
  • [学会発表] HTS薄膜内遮蔽電流密度解析の高速化 II: QR分解とH行列法の実装2016

    • 著者名/発表者名
      高山 彰優, 齋藤 歩, 神谷 淳
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2016年度年会
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-12

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公開日: 2018-01-16  

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