並列分散環境を前提とした高温超伝導薄膜の高性能電磁界解析技術の開発

本研究の目的は, 永久磁石法を用いた高温超伝導(HTS)薄膜のクラック検査を数値的に再現し, 同法の性能を調べることである. さらに, 永久磁石法と誘導法のクラック検出可能性を比較検討することである.上記目的を達成するには, HTS薄膜内を流れる遮蔽電流密度の時間発展問題を解く必要がある. 空間と時間に関して離散化を行うと, 同問題は各時間ステップにおける連立非線形方程式を解く問題に帰着される, 連立非線形方程式のソルバーには, Newton法を採用した. しかしながら, Newton法の反復毎に連立1次方程式を解くため, 係数行列の元数が大きい場合, 求解に計算時間を要する. 本研究では, 連立常微分方程式のソルバーにRunge-Kutta法を用いることによって, HTS薄膜内を流れる遮蔽電流密度の時間発展問題の高速解法を提案した. 一方, Newton法の各反復で解く連立1次方程式のソルバーにGMRES(k)法を適用することにより, さらに高速化が可能となった.上記解法を用いることによって, 臨界電流密度の非接触測定法である誘導法と走査型永久磁石法のクラック検出可能性を数値的に調べた. 結論をまとめると以下のようになる. 誘導法と比べて, 走査型永久磁石法によるクラックの検出領域は大きい. このため, クラックが磁石の直径以上離れている場合でも, 2つのクラックが1つのクラックとみなされる. 誘導法の場合, クラック距離がコイルの外径以下になると, 複数のクラック検出が困難になる.

本研究の目的は, 永久磁石法を用いた高温超伝導(HTS)薄膜のクラック検査を数値的に再現し, 同法の性能を調べることである. さらに, 永久磁石法と誘導法のクラック検出可能性を比較検討することである.上記目的を達成するには, HTS薄膜内を流れる遮蔽電流密度の時間発展問題を解く必要がある. 空間と時間に関して離散化を行うと, 同問題は各時間ステップにおける連立非線形方程式を解く問題に帰着される, 連立非線形方程式のソルバーには, Newton法を採用した. しかしながら, Newton法の反復毎に連立1次方程式を解くため, 係数行列の元数が大きい場合, 求解に計算時間を要する. 本研究では, 連立常微分方程式のソルバーにRunge-Kutta法を用いることによって, HTS薄膜内を流れる遮蔽電流密度の時間発展問題の高速解法を提案した. 一方, Newton法の各反復で解く連立1次方程式のソルバーにGMRES(k)法を適用することにより, さらに高速化が可能となった.上記解法を用いることによって, 臨界電流密度の非接触測定法である誘導法と走査型永久磁石法のクラック検出可能性を数値的に調べた. 結論をまとめると以下のようになる. 誘導法と比べて, 走査型永久磁石法によるクラックの検出領域は大きい. このため, クラックが磁石の直径以上離れている場合でも, 2つのクラックが1つのクラックとみなされる. 誘導法の場合, クラック距離がコイルの外径以下になると, 複数のクラック検出が困難になる.