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J-GLOBAL ID：201702225568552376   整理番号：17A0932335

並列有限要素法に基づく大規模音響解析

Large-scale Acoustic Analysis Based on the Parallel Finite Element Method

著者 (3件)： 山本広太 (宮崎大学大学院工学研究科) ,  工藤彰洋 (苫小牧工業高等専門学校創造工学科) ,  武居周 (宮崎大学工学部電気システム工学科)
資料名： 日本シミュレーション学会論文誌(Web)  (Transaction of the Japan Society for Simulation Technology (Web))
巻： 9  号： 2  ページ： 27-37(J-STAGE)  発行年： 2017年 
JST資料番号： U0267A  ISSN： 1883-5058  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 著者らは以前に有限要素法を用いた音響解析コードを開発し,ベンチマーク問題における参照群と比較した最大誤差が1.4%程度の精度を持つことを確かめた。本論文では,ライブハウスなどの実環境問題で必要となる数千万~数億要素規模の境界適合格子を利用できる有限要素法に基づく解析手法を検討するために,前記コードに反復型領域分割法を導入した。反復型領域分割法は大規模解析向け並列有限要素法の有効な並列化手法の1つであるが,領域数の増加に伴って領域間釣り合い問題の解法として適用する反復法の収束性が悪化するので,バランシング領域問題(BDD)前処理が提唱されている。一方,開発コードの基礎方程式であるヘルムホルツ方程式にBDD前処理を用いた並列計算の実例はほとんどないので,数千万要素の数値モデルで反復型領域分割法に基づく並列有限要素音響解析手法の有効性を確かめた。反復型領域分割法を並列計算機環境に実装する手法として階層型領域分割法を導入し,並列数が増えるとともに計算時間がスケーラブルに減少すること,及びどの並列数でもBDD前処理によって大幅に収束性を改善できることが示唆された。また,ライブハウスモデルの解析ではBDD前処理の適用によって反復回数を92.2%に削減し,計算時間を5.3%削減できることがわかった。

シソーラス用語： *音響分析 ,  Helmholtz方程式 ,  *有限要素法 ,  *並列処理 ,  ベンチマーク ,  誤差 ,  逐次近似 ,  セグメンテーション ,  収束 ,  階層構造 ,  スケーラビリティ【計算機】 ,  前処理 ,  高速化
準シソーラス用語： *音響解析 ,  反復法 ,  *並列有限要素法 ,  領域分割

著者キーワード (10件)： Iterative Domain Decomposition Method ,  Balancing Domain Decomposition Preconditioning ,  Parallel Finite Element Method ,  Large-scale Analysis ,  Acoustic Analysis ,  Iterative Domain Decomposition Method ,  Balancing Domain Decomposition Preconditioning ,  Parallel Finite Element Method ,  Large-scale Analysis ,  Acoustic Analysis

分類 (3件)： 数値計算  (JE02000J) ,  ディジタル計算機方式一般  (JC02010O) ,  音響信号処理  (BB03050C)

引用文献 (22件)：

• 1) 理化学研究所 計算科学研究機構, Homepage: http://www.aics.riken.jp/jp/, 2017.
• 2) T. Otsuru, et. al., “Large Scale Sound Field Analysis by Finite Element Method Applied onto Rooms with Temperature Distribution,” Proc.of ICSV 9/CD-ROM, 2002.
• 3) 浦田喜彦:解析解による三次元音場解析 自由・強制振動のシミュレーションと実験,日本機械学会論文集C編,Vol. 70, No. 699, pp. 3091-3098, 2004.
• 4) 千藤雄樹,工藤祥典,柏達也:高精度3次元音場解析のためのFDTD(2, 4)法:電磁情報通信学会誌A, Vol. J85-A, NO. 8, pp. 833-839, 2002.
• 5) 安田洋介:高速多重極境界要素法による大規模音場予測に関する研究,博士論文, 2004-03-25.

タイトルに関連する用語 (3件)： 有限要素法 ,  大規模 ,  音響解析