Parallel and Partitioned Coupling Framework for Heuristic Numerical Analysis

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01098
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 60:Information science, computer engineering, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Yoshimura Shinobu 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90201053)
• 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) ; 金子 栄樹 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (40908802)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 計算科学

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a partitioned coupling framework that can be used in a distributed-memory parallel environment and can couple different numerical methods for "coupled analyses," in which multiple phenomena and their interactions are considered and numerically analyzed. Using this framework, we have applied it to real-world problems such as fluid-structure interaction analysis of a flying object with flapping wings, electromagnetic-thermal analysis for thermal treatment of cancer, and wave (free surface flow)-structure analysis for tsunami-resistant design of structures. These are all analyzed using different meshes or different numerical methods for each phenomenon, and it can be said that we have pioneered the basic methodology for freely selecting the spatio-temporal resolutions and numerical methods to suit the characteristics of the problem.

Free Research Field

大規模並列解析

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究にて対象とした各種連成問題含め、連成現象の定量的評価は社会的に重要な課題を含む。しかしながら、現象によって適切な時空間解像度や数値解析手法などが異なる上、そもそも、複数の物理現象の解析ソルバーを融合することの開発コストが非常に高く、社会実装があまりなされていない。本研究は、既存の解析ソルバーを再利用可能 (ソフトウェアモジュラリティ) としつつ、高度な連成解析を実施する方法論を提示するものであり、その方法論自体が学術的価値を持つ上に、連成解析の社会実装を格段に容易にするものである。