2020 Fiscal Year Annual Research Report
発見的数値解析利用を実現する並列分離型連成フレームワークの創成
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19H01098
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉村 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90201053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三目 直登 筑波大学, システム情報系, 助教 (10808083)
荻野 正雄 大同大学, 情報学部, 准教授 (00380593)
武居 周 宮崎大学, 工学部, 准教授 (40598348)
浅井 光輝 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90411230)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 数値解析 / 大規模並列解析 / 連成解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は柔軟かつ汎用的な連成解析フレームワークの構築を目指し研究を進めている。
2019年度には、有限要素法による並列構造解析ソルバーであるADVENTURE_Solid (主担当者: 荻野)、有限要素法による並列電磁場解析ソルバーである ADVENTURE_ Magnetic (担当者: 武居)、SPH 法による並列自由表面流れ解析ソルバーである MScPHy (主担当者: 浅井) の高度化を実施した。
2020年度は、これらのソルバーを土台に、連成解析システムの構築を行った。代表者の吉村および分担者の三目を中心に、これらの大規模並列解析ソルバーどうしを連結させるためのカプラーの開発と、羽ばたき飛翔体を対象とした流体構造連成解析を実施した。また、より柔軟な連成解析の実現のために、領域分割法に基づく並列線形ソルバーライブラリの基幹部分の開発を実施した。自由表面流れと構造物の連成解析に関しては、ADVENTURE_SolidとMScPHyを対象として、分離型カプラー REVOCAP_Coupler を拡張することによって、分離型流体構造連成解析システムの開発を行った。特に，流れ解析における圧力ポアソン方程式の並列ソルバーとして Chebyshev 基底共役勾配法を適用し，並列効率の改善を実現した。また、様々な連成現象の検討として、生体伝熱、人体に対する電磁誘導加熱、を対象とした大規模解析を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度に開発した分散メモリ型並列環境向けの各種ソルバーを利用し、2020年度ではそれらを組み合わせた連成解析実施のための手法およびプログラムの開発がなされた。流体構造連成解析においては羽ばたき飛翔体など、既に実問題レベルの解析が進められつつある。これらのことから当初の計画が概ね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでに開発してきたソルバーや手法の高度化を引き続き進めつつ、これらを基に、各工学分野において重要な実問題の連成解析の実施を中心として研究を進める。
分担者の荻野・浅井・三目がそれぞれ実施してきた開発項目を統合し、津波と沿岸構造物との波構造連成解析を実施する。この解析では、波の計算に粒子法一種である SPH 法を用いる。具体的にはこれまで開発してきたADVENTURE_Solid-MScPHy-REVOCAP_Coupler による分離型流体構造連成解析システムを用いて、大規模自由度モデルを用いた弾性障壁付き水柱崩壊問題の数値実験を行い、Liao らの実験結果などと比較することで、開発システムの検証を行う。また、分離型連成解析手法における効率的なプロセス並列アルゴリズムについて検討する。
吉村・武居を中心に、主に癌の温熱治療を対象とした大規模並列電磁場熱構造連成解析を実施する。これは、前年度までに開発を進めてきた ADVENTURE_ Magnetic に対し、熱伝導方程式の並列ソルバーを連結することで連成解析を実現する。加えて、前年度に引き続き吉村・三目を中心に、羽ばたき飛翔体を対象とした大規模並列流体構造連成解析を実施する。このとき、流体の有限要素法による解析における計算安定性の問題化が顕在化したため、今年度よりこの専門家として分担者に金子を加え、高精度かつロバストな連成解析システムの構築を目指す。また、上記に加えて、三目を中心に、ライブラリの粒度でのより柔軟な連成解析システム実現を目指す。具体的には、既存の方法に対しグラフ理論的な一般化を行うことで、様々な数値解析手法に適用できるよう拡張した幾何学的領域分割型線形ソルバーライブラリの開発を実施し、その適用性を評価する。
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Research Products
(39 results)
