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篠原 主勲*; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人
International Journal for Numerical Methods in Fluids, 58(2), p.119 - 159, 2008/09
被引用回数：3 パーセンタイル：20.2(Computer Science, Interdisciplinary Applications)ストークス流中に置かれた物体が受ける流体抵抗を低減するための随伴変数法を定式化し、幾つかのテスト計算を行った。提案した定式化には、物体表面のメッシュを平滑化する手法や定積条件を保証する手法など、安定で頑健な最適化計算の実現に必須なテクニックが組み入れられている。支配方程式は有限要素法を用いて移動メッシュ上で解かれる。計算負荷や必要メモリが過大になることを避けるため、計算コードはHEC-MWライブラリのデータ圧縮ルーチンや並列化ライブラリを利用して実装された。ここで開発したコードにより、円柱がストークス流から受ける抵抗力を25%減らすことに成功した。
篠原 主勲*; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人
第20回数値流体力学シンポジウム講演要旨集(CD-ROM), 7 Pages, 2006/12
流力振動の原因である揚力を最適制御するための形状最適化システムを提案し、検証のためストークス流れの中に置かれた円柱の最適化に適用した。最適化手法にはラグランジュ未定乗数法に基づく随伴変数法を選び、プログラム開発にはライブラリ集HPC-MWを利用した。このシステムを用いて円柱の最適化を行ったところ、流れに対して約45度傾いた扁平な円柱形状を得た。
篠原 主勲; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人
日本応用数理学会2006年度年会講演予稿集, p.268 - 269, 2006/09
工業用プラントの流体が流れる配管内では、構造物に負荷する内圧により構造物の振動が生じる。設計者はその都度、長年の経験に基づいて最善の設計方法を選択し、流体振動の抑制に努めてきた。しかし、その発生メカニズムを的確に把握することが難しい場合が多いため、対策が困難な場合がある。本研究では配管の振動や減肉を引き起こす表面力を低下する最適形状を構築することを目的とする。従来以上にロバストな曲がり管を構築するため、随伴変数法による形状最適化手法を用いることで、構造物の表面力を低減する配管形状を構築した。初期形状と比較して曲がり部が丸みを帯びた最適な形状を構築することで評価関数を低減した。
篠原 主勲; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人
Proceedings of 14th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-14) (CD-ROM), 10 Pages, 2006/07
実機適用を目指して、非定常流れ場における随伴変数法を定式化し、スムージング手法,ロバストなメッシュ変形技術を実装することで円柱などの初期形状でも最適形状に収束させる随伴変数法による3次元形状最適化アルゴリズムを構築した。ラグランジュ関数の停留条件より導出した最適化の試験開始時間から最適化の試験終了時間を各時間ステップでの圧力,流速からなる状態変数を順時間で求める。その各時間での状態変数を用いながら随伴方程式の随伴変数を逆時間で計算していく。このことより、非定常流れ場に配置された円柱形状でも最適形状に収束可能とする随伴変数法による形状最適化アルゴリズムを提案する。
篠原 主勲; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人
第19回数値流体力学シンポジウム講演要旨集, P. 214, 2005/12
複雑な形状を持つ原子力配管の最適化を目指して、時々刻々と変化していく非定常状態の流れ場での随伴変数法を定式化する。その手法を用い、ラグランジュ関数から導出された状態方程式(連続の式,ナビエ・ストークス方程式)による状態流(流体の流れ)から、随伴方程式による随伴流を発生させることで、全節点上の随伴変数を計算する。その随伴変数を用いて微小領域での感度を計算することで複雑な形状に対しても適用可能な形状最適化アルゴリズムを開発する。開発期間を短縮するため、有限要素法に基づくプログラムライブラリ、HPC-MWを利用する。解像度が異なる3種類のメッシュを用いることで有限要素法による感度解析の計算精度を比較検討する。
篠原 主勲; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人
計算工学講演会論文集, 10(2), p.629 - 632, 2005/05
体積一定の制約条件下で圧力抵抗が最低となる最適な形状を構築するため、随伴変数法を定式化し、最急降下法を用いてArmijoの基準に基づく直線探索法の並列化アルゴリズムを構築した。またITBLというグリッド・コンピューティング環境で並列分散処理機能を用いて、効率的に演算処理する方式を提案した。構造の特性,信頼性,コスト性が複雑に絡み合う評価関数,制約条件からなる高負荷の計算が要求されるラグランジュ関数の極値の探索方法を構築した。極値探索で生じる膨大な計算量を、不特定多数のスーパーコンピュータを用いて、ホスト間のデータ通信を削減し、最適な形状更新ベクトルの探索を並列分散処理することで、実時間の計算処理を可能とした。
篠原 主勲; 奥田 洋司*; 伊東 聰*; 中島 憲宏; 井田 真人
no journal, ,
ロバストな原子力配管形状構築を目指して、グリッドコンピューティング環境ITBLでの随伴変数法による形状最適化並列計算システムを開発した。配管は、金属に加わる力と腐食が重なって起きる「応力腐食割れ」を発生することが多いため定期検査を必要とする。しかし配管は建屋に縦横無尽に配備され、応力腐食割れは配管内側から発生するため、定期検査は極めて困難である。応力腐食割れを未然に防止する技術を確立するため、第一段階として、金属に加わる力,流体抗力の低減により、設計段階でロバストな形状を予測する随伴変数法による形状最適化技術を開発した。
