マルチフィジックススケールに於ける分離解法機構の基礎的研究

多物理尺度分离解机理基础研究

• 批准号: 23650017
• 负责人: 小林 泰三
• 金额: $ 1.25万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23650017/
• 关键词: マルチスケール; マルチフィジックス; 分離解法; 連成計算; 連成・連携計算

本年度は昨年度の研究開発を発展させ、昨年度選定したマルチスケール・フィジックスな計算に対して、分離解法(連成・連携計算)機構を実装する為の設計を行った。マルチスケール・フィジックスな計算対象はエアリード楽器の発音機構であり、流体計算と連成させる音場ソルバーを 2,4-FDTD 法で実装し、併せて流体計算を行う OpenFOAM 上でのソルバーとして新潟大学で開発された FVTD の利用検討を行った。流体と音の連成の最終目標は、Lighthill の音源を流体ソルバーで求め、その音源を音場ソルバーに渡し、音場ソルバーからは音圧や音圧変化の大きな箇所を流体ソルバーに渡すことによって、楽器の発音現象における流体と音の相互作用を解明する事である。本年度はその前段階として、流体と音のエネルギー変換の理論である How's enegy corollary の評価を行った。次に、連成計算をする時に必要な要素技術である、ポスト処理のストリーム処理に関する技術の試験実装を始めた。OpenFOAM でのデータハンドリングフレームワークであるストリームクラスをネットワークに対応させて、流体と音場のソルバー間に既存のポスト処理ルーチンを挿められるように設計を開始した。また、この実装はボトルネックになっているストレージへのI/Oを減らす効果も期待できる。メタソルバー機構は "axiom" と "config" の二つのファイルと、これに実行中の系のモニタリングから届けられる情報の3つを合わせて全体の整合性を判定する "core" で構成する。実際に連成を成立させる為には系の状況に応じて連成の仕方を変える操作が必要であり、その問題の分析に A. スターリングの uncertainty matrix の考え方が応用できる事が判明し、axiom と実際に操作をする action との関係を整理した。

今年，我们在去年的研发基础上进行了扩展，设计针对去年选定的多尺度物理计算实现单独求解方法（耦合/协同计算）机制。多尺度物理计算的课题是空气簧片乐器的发声机理，利用2,4-FDTD方法实现了与流体计算耦合的声场求解器，新泻大学也在OpenFOAM上作为求解器，我们研究了 FVTD 的使用。流声耦合的最终目标是使用流体求解器找到 Lighthill 的声源，将该声源传递给声场求解器，然后从声场求解器将声压和声压变化较大的区域传递给流体求解器，阐明乐器发声现象中流体和声音之间的相互作用。今年，作为第一步，我们评估了How的能量推论，即流体和声音之间的能量转换理论。接下来，我们开始测试实现后处理流处理技术，这是耦合计算所必需的基础技术。我们开始设计流类，它是 OpenFOAM 中的一个数据处理框架，与网络兼容，以便现有的后处理例程可以插入流体和声场解算器之间。这种实现还可以减少存储的 I/O，这是一个瓶颈。 Metasolver 机制由“axiom”和“config”两个文件以及一个“核心”组成，“核心”通过将这些文件与监控运行系统传递的三条信息相结合来确定整体一致性。为了真正建立耦合，需要根据系统的情况改变耦合的方式，发现A.Starling不确定性矩阵的思想可以应用到这个问题的分析中，并且公理我们已经组织了这个和实际执行操作的动作之间的关系。

项目成果

三次元エアリード楽器の流体音源と発振特性

三维气导乐器流体声源及振荡特性

• 发表时间: 2012
• 期刊: 数理解析研究所講究録
• 作者: 高橋公也;宮本真孝;伊藤泰典;岩崎拓也;高見利也;小林泰三;西田晃;青柳睦
• 通讯作者: 青柳睦

流体音に於ける移動境界問題III

流体声中的移动边界问题 III

• 发表时间: 2012
• 作者: 松岡千博;平出耕一;T. Ohta;小林泰三，岩崎拓也，高橋公也，高見利也，西晃，青柳睦
• 通讯作者: 小林泰三，岩崎拓也，高橋公也，高見利也，西晃，青柳睦

Numerical Study on Air-Reed Instruments with LES

空气簧片乐器的 LES 数值研究

• 发表时间: 2011
• 期刊: Proceedings of ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011, AJK2011-08011, July 24- 29, Hamamatsu, Japan.
• 作者: K. Takahashi;M. Miyamoto;Y. Ito;T. Takami;T. Kobayashi;A. Nishida; M. Aoyagi
• 通讯作者: M. Aoyagi

連成・連携計算による総計算時間の評価

通过耦合/协同计算评估总计算时间

• 发表时间: 2012
• 作者: T. Kobayashi;T. Akamura;Y.Nagao;T. Iwasaki;K.Nakano;K. Takahashi and M. Aoyagi;長尾友樹,赤村高宏,高橋公也,小林泰三,青睦 睦;小林泰三,岩崎拓也,高橋公也,高見利也,西 晃,青柳睦;押川雄大 et al
• 通讯作者: 押川雄大 et al

ヘテロジニアスな並列計算環境を応用した連成・連係計算の提案

应用异构并行计算环境的耦合/耦合计算的建议

• 发表时间: 2011
• 期刊: 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）
• 作者: 高橋公也;宮本真孝;伊藤泰典;岩崎拓也;高見 利也;小林泰三;西田晃;青柳睦;押川雄大 et al
• 通讯作者: 押川雄大 et al