領域分割並列 Helmholtz ソルバの性能評価

村上裕哉; 山本広太; 工藤彰洋; 武居周

文献

J-GLOBAL ID：201802225945422326 整理番号：18A1638882

領域分割並列 Helmholtz ソルバの性能評価

Performance Evaluation of Domain Decomposed Parallel Helmholtz Solver

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資料名：
巻： 10 号： 2 ページ： 69-75(J-STAGE) 発行年： 2018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)

・近年は,計算機やソフトウェアの性能向上により,コンサートホールの音響設計や,電気機器の騒音抑制設計などに音響解析技術が用いられるようになったが,解析領域が拡大した場合はもちろん,周波数が上昇する場合においても解析規模が増大し,大規模解析が必要となり,周波数が上昇するにつれ波長が短くなり,十分な解の解像度を得るために必要となる要素数が増加し,実問題へ音響解析技術を適用するには,自由曲面を含む複雑形状が解析可能な,大規模解析技術が必要。
・有限要素法は,自由曲面を含む複雑形状への適用が可能であり,並列化も比較的容易であるため大規模計算を行うことができ,筆者らは,以前に並列有限要素法に基づく音響解析コードを開発したが,一部実装が悪く,境界条件の設定に膨大な計算時間を要する等の問題を有し,コードは拡張性が弱く,本論文で扱う四面体二次要素の追加実装が困難。
・本研究では,複雑形状への適用ができ,並列化手法として有効な反復型領域分割法を適用し,これまでの音響解析コードと比べ,安定かつ高速に大規模音響解析が可能な並列有限要素Helmholtzソルバを新たに開発。
・本研究では大規模かつ複雑形状を解析することを視野に入れながら,これに向け必要となる波長の分割数と計算精度の関係,および領域分割法における最適な部分領域あたりの要素数等を,開発した並列Helmholtzソルバを用いて明確化。
・今回実装した四面体一次節点要素,四面体二次節点要素それぞれにおいて,解の精度と波長に対する分割数の関係が示され,また,ヘッドフォン装着人体頭部モデルを用いて解析を行い,実環境問題へも適用でき,実時間内に解析が行えることを確認。

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著者キーワード (8件)： , , , , , , ,

音響信号処理 , 数値計算

引用文献 (10件)：

1) 朝倉巧,坂本慎一 “サブグリッド法を適用した時間領域差分法による音響解析”,日本音響学会誌,vol.68, No.12, pp.605-615, 2012
2) 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.
3) 奥田健,大鶴徹,岡本則子,富来礼次,“反復解法を適用した時間領域有限要素法による室内音場解析”,日本建築学会環境系論文集,Vol. 73, No.628, pp.701-706, 2008
4) 山本広太,工藤彰洋,武居周,“並列有限要素法に基づく大規模音響解析,”日本シミュレーション学会論文誌,Vol.9, No2, pp.27-37, 2017.
5) 武居周,吉村忍,金山寛,“階層型領域分割法による高周波電磁場の大規模解析”,電気学会論文誌A,vol.128, No.9, pp.591-597, 2018

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