Development of real-space ab-initio calculation based on finite-element method aiming for nano-interface structural optimization.

开发基于有限元方法的实空间从头计算纳米界面结构优化。

• 批准号: 19560073
• 负责人: YOSHIKAWA Nobuhiro
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19560073/
• 关键词: 第一原理計算; 実空間法; 異材界面; 大規模原子シミュレーション; 並列計算; スペクトル有限要素法; 高次有限要素解析; 大規模原子系シミュレーション

For the development of a fast ab initio calculation software, the finite-element techniques, especially shape functions and meshing methods, in real-space ab initio calculation have been investigated. Through the investigation, we revealed the following issues : (1) Curving-mesh method maintains the convergence property of the finite-element method even in the 3-dimensional case and proves useful to reduce the number of grid points. (2) Higher-order shape function generated by spectral element method yields sufficiently accurate results with fewer number of grid points compared to lower-order shape function. (3) Quartic serendipity finite-element with curving grid can significantly improve the computational efficiency compared to the quadratic serendipity element with regular grid.

为了开发一个快速的从头计算软件，对实空间从头计算中的有限元技术，特别是形函数和网格划分方法进行了研究。通过研究，我们发现了以下几个问题：（1）曲面网格法在三维情况下仍保持了有限元法的收敛性，并有利于减少网格点数。(2)与低阶形函数相比，谱元法生成的高阶形函数具有更少的网格点数，可以得到足够精确的结果。(3)与规则网格的二次偶然性有限元相比，曲线网格的四次偶然性有限元可以显著提高计算效率。

项目成果

Real-Space ab initio Calculations on the Basis of Spectral Element Method

基于谱元法的实空间从头计算

• DOI: 10.1299/jmmp.2.1288
• 发表时间: 2008
• 作者: Y. Shiihara;Nobuyuki Ishizaki;O. Kuwazuru;N. Yoshikawa
• 通讯作者: N. Yoshikawa

Real-space Kerker method for self-consistent calculation using non-orthogonal basis functions

使用非正交基函数进行自洽计算的实空间 Kerker 方法

• DOI: 10.1088/0965-0393/16/3/035004
• 发表时间: 2008
• 期刊: Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering
• 影响因子: 1.8
• 作者: Y. Shiihara;O. Kuwazuru;N. Yoshikawa
• 通讯作者: N. Yoshikawa

有限要素第一原理計算における Curving grid 法の誤差評価

有限元从头计算中曲线网格法的误差评估

• 发表时间: 2007
• 作者: 椎原良典;桑水流理;吉川暢宏
• 通讯作者: 吉川暢宏

Error-Convergence Property of ab-initio Finite-Element Calculation with Curving Grid

曲线网格从头算有限元计算的误差收敛性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering Vol. 2, No. 1
• 作者: Y. Shiihara;O. Kuwazuru;N. Yoshikawa
• 通讯作者: N. Yoshikawa

A parallel DFT program on the basis of domain-decomposition FEM

基于域分解有限元的并行DFT程序

• 发表时间: 2007
• 作者: Y. Shiihara;O. Kuwazuru;N. Yoshikawa
• 通讯作者: N. Yoshikawa