電気系／機械系マルチフィジックス・シミュレーション技術の基盤形成に関する研究

机电多物理场仿真技术基础研究

• 批准号: 13J05488
• 负责人: 關根 惟敏
• 金额: $ 2.53万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J05488/
• 关键词: マルチフィジックス; 電気系シミュレーション; 機械系シミュレーション; アイソジオメトリック解析; CAD; NURBS; 大規模問題; 高速解析; CAD (Computer-Aided Design); NURBS (non-uniform rational B-spline)

●具体的内容：大規模問題を効率的にモデル化することができる「等角メッシュモデル化手法」と高速解析手法である「Leapfrog ADI (Alternating Direction Implicit)法」を組み合わせたシミュレーション手法を提案しました．この手法は，昨年度までの研究成果である「アイソジオメトリック解析」における変数の配置が格子状であることに着目し，同様の配置となる「等角メッシュモデル」に「Leapfrog ADI法」が有効であるとする着眼点が独創的です．この手法により，従来のメッシュモデル化手法よりも大幅に変数を減らすことができ，かつ高速な過渡解析を行えることを実証しました．また，昨年度に引き続き，従来の陽解法の欠点である数値的不安定性を取り除くことで高速な解析を行うことができる「安定化陽解法」の研究を発展させました．この発展により，安定化陽解法に関する基礎理論の体系化を行えただけでなく，形状の複雑なプリント基板のシミュレーションに応用することで，従来の高速化手法よりも数十倍，商用シミュレータよりも数百倍高速な解析が行えることを実証しました．●意義：複数の物理現象を扱うマルチフィジックス・シミュレーションでは，取り扱う問題が大規模になるため，現実的な大規模問題を高速に解析する技術が必要不可欠となります．そのため，実問題への応用可能性を示した2つの提案手法や，それらに関する研究は，有意義であると考えます．●重要性：電気系の解析と機械系の解析を結びつけるアイソジオメトリック解析の実用化に向けた高速化手法の研究を行いました．これはマルチフィジックス・シミュレーションによる統合的解析技術の基盤形成，及び先駆的な研究として非常に重要であると考えます．

●具体内容：我们提出了一种模拟方法，该方法结合了可以有效模拟大规模问题的“共形网格建模方法”和高速分析方法“Leapfrog ADI（交替方向隐式）方法”。该方法着眼于“等几何分析”中变量的网格状排列，这是去年的研究成果，而“Leapfrog ADI方法”对于具有类似排列的“共形网格模型”是有效的。它所基于的观点是原创的。我们已经证明，与传统的网格建模方法相比，该方法可以显着减少变量数量，并执行更快的瞬态分析。此外，从去年开始，我们开发了“稳定显式方法”的研究，该方法可以消除传统显式方法的缺点——数值不稳定，从而实现更快的分析。通过这一发展，我们不仅系统化了稳定显式方法的基本理论，而且将其应用于复杂形状印刷电路板的仿真，比传统方法快几十倍，比商用模拟器快几倍我们已经证明分析速度可以提高 100 倍。 ●意义：在处理多种物理现象的多物理场模拟中，处理的问题是大规模的，因此能够快速分析现实的大规模问题的技术至关重要。因此，我们认为，所提出的两种方法以及与之相关的研究表明了应用于实际问题的可能性，是有意义的。 ●意义：研究了连接电气系统分析和机械系统分析的等几何分析实际应用的加速方法。我们相信，这作为使用多物理场仿真的集成分析技术的基础和开拓性研究极其重要。

项目成果

節点ブロック緩和法を用いた不均一な多導体伝送線路の高速過渡解析

使用节点块松弛法对非均匀多导体传输线进行高速瞬态分析

• 发表时间: 2013
• 期刊: 電子情報通信学会論文誌C
• 作者: 高崎貴大;關根惟敏;浅井秀樹
• 通讯作者: 浅井秀樹

A Stabilized Leapfrog Scheme for Circuit-Based Analysis of Power Delivery Network

用于供电网络电路分析的稳定蛙跳方案

• 发表时间: 2015
• 作者: Hideaki Muraoka;Yuta Inoue;Tadatoshi Sekine;and Hideki Asai;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine
• 通讯作者: Tadatoshi Sekine

Unconditionally Stable Explicit Method for the Fast 3-D Simulation of On-Chip Power Distribution Network

用于片上配电网络快速 3D 仿真的无条件稳定显式方法

• 发表时间: 2013
• 作者: Hideaki Muraoka;Yuta Inoue;Tadatoshi Sekine;and Hideki Asai;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;關根 惟敏;關根 惟敏;關根 惟敏;關根 惟敏;關根 惟敏;關根 惟敏
• 通讯作者: 關根 惟敏

Fast Transient Analysis of Nonuniform Multiconductor Transmission Lines Using HIE-Block-LIM

• DOI: 10.1109/lmwc.2013.2278280
• 发表时间: 2013-08
• 期刊: IEEE Microwave and Wireless Components Letters
• 影响因子: 3
• 作者: T. Takasaki;T. Sekine;H. Asai

Efficient Modeling and Analysis of Multilayered Power Distribution Network by Using Conformal Mesh and Block-Tyne Leanfrog Scheme

使用共形网格和 Block-Tyne Leanfrog 方案对多层配电网络进行高效建模和分析

• 发表时间: 2013
• 作者: Hideaki Muraoka;Yuta Inoue;Tadatoshi Sekine;and Hideki Asai;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;Tadatoshi Sekine;關根 惟敏;關根 惟敏;關根 惟敏
• 通讯作者: 關根 惟敏