•研究内容の紹介 –電磁場の計算機シミュレーション –卒業研究 •研究室の紹介シミュレーションとは何か • 基礎方程式に基づき、現実に起こるであろう事を計算機で実現すること。気象シミュレーション 10月 19日 21時発表 15 時間後10月20日12時 http://www.ara.or.jp/weather/weather01.html 回路シミュレーション電磁場のシミュレーション例 X-band RF gun F = 11424.014 MHz 5 5 Ｚ＝70 mm 4.5 4.5 10 10 4 4 5 y [mm] y [mm] 5 3.5 0 3.5 0 -5 3 3 -5 2.5 -10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 -10 -10 2.5 -5 0 z [mm] 2 x 2[mm] 1.5 1.5 1 1 .5 .5 0 0 0 1 2 3 4 5 D:\MASASHI\XRAY\020315\GUN_CAVITY\FULLCELL\PI_MODE\RFGUN.AF 6 3-15-2002 7 19:53:46 5 10 ・シミュレーション (高精度な数値解析) ・理論 (基礎方程式) ・実験・設計 (複雑な現象) 電磁場のシミュレーション • 偏微分方程式を計算機で解く • 有限要素法を使う。 – 計算する領域を小さい区間に分ける。 – 小さい区間では、物理量は1次近似(直線) – 小さい区間で積分 – 全体の積分が最小になるように、区間内の値を決める。 • 形状が複雑でも、偏微分方程式が計算できる。静電場の計算例ラプラス方程式    2 0 2 x y 2 2 (5年生が1週間程度でプログラム作成) メッシュの様子プログラムのサイズ • メッシュ作成約3000行 – ソースプログラム C言語 • 有限要素法の計算約1000行 – 連立方程式を高速に計算 – ソースプログラム C++ 計算機の計算量考えてみよう • 連立方程式の大きさは? • 計算時間は? 新メッシュ作成プログラム • 専攻科の学生が1ヶ月で作成 • ソースコード C++ • 3000行くらい FEM (Finite Elements Method) 卒業研究内容 • 本年度 – 有限要素法を使った静電場のシミュレーション – 有限要素法を使った静磁場のシミュレーション – 有限要素法を使った共振空洞の電磁場のシミュレーション • 来年度 – 有限要素法のシミュレーションの続き – GUIインターフェースの開発研究室で作成したプログラムを商品として、世の中に出したい。研究室紹介 • • • • • メンバー実験室実際に何をするの? 得られるものその他メンバー • 専攻科生 • 本科生 2名(1年生) 3名(大学編入2名専攻科1名) 実験室の環境 • 場所は、1Fの端。小山研と一緒のため狭い。 • パソコンの設置台数 5台 – 5台とも、自作 – 本年度、もう、3台くらい追加の予定 • コンピューター及びシミュレーション関係の書籍を集めている。卒業研究について • 電磁場のシミュレーションを中心に行う。 • コンピューターの構造に興味があれば、CPU の製作も、卒業研究のテーマとする。 – 「CPUの創り方」を参考にCPUを作る。ゼミでの輪講(4年生) • 有限要素法の基礎 • 基本情報処理技術者試験の教科書得ることが出来るもの • 電磁気学 • コンピューター – UNIX(Linux)のスキル – CまたはC++言語の習得 – ホームページ作成の基礎 – TeXの使い方 – 基本情報処理試験の合格(要努力) 向いている学生 • コンピューターが好きだ。 • 計算することが好きだ。 • プログラミングに興味がある。ホームページ http://www.ipc.akita-nct.ac.jp/~yamamoto 最後に • シミュレーションプログラムを使うことではなく、作ることを学ぶ。有限要素法が面白そうだと思った人募集