Numerical Modeling of Frozen Ground

菊地 駿

不飽和・飽和土壌の凍結融解と人工地盤凍結技術を対象に, 数値解析手法と解析ソフトウェアを個人で開発しています.

Shun Kikuchi

概要

土壌凍結に伴う熱・水分移動と相変化を対象とした, 連成数値解析を専門としています.

物理モデルの定式化,有限要素離散化,非線形反復法, 疎行列ソルバー,並列計算,結果の可視化までを扱います. 現在は個人研究・個人開発として解析ソフトウェアの改良を継続しています.

研究対象
土壌凍結融解,人工地盤凍結
主な手法
有限要素法,熱・水連成解析
開発言語
Fortran,C++,Python
開発形態
個人研究・個人ソフトウェア開発

研究テーマ

01

不飽和・飽和土壌の凍結融解

熱移動,液状水移動,水蒸気移動および水・氷相変化を考慮し, 土壌中の温度・水分・氷量の時間変化を解析します.

  • 熱・水分移動の連成モデル
  • 未凍結水と潜熱の取扱い
  • 実験値との比較・検証

02

人工地盤凍結技術の数値解析

地下水流と凍結管配置が凍土形成に与える影響を解析し, 凍結時間,臨界流速および代表長さを検討します.

  • 地下水流による移流熱輸送
  • 凍結管配置と凍土壁形成
  • 設計指標の数値的評価

個人開発

Coupled FEM Solver

FTCMS

凍結融解土壌を対象とする熱・水連成有限要素解析ソルバーです. 研究で必要となる物理モデル,非線形解法,疎行列処理, 並列計算および可視化出力を一つの解析基盤として実装しています.

GitHubリポジトリ
  • Fortranによる有限要素ソルバー
  • 熱・水・相変化の連成解析
  • GMRES,BiCGSTAB,PARDISO
  • OpenMPおよびMPI
  • C++・Qtによる解析GUI
  • Gmsh,VTK,PyVistaとの連携

研究業績

査読論文

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学会発表

学会発表情報を読み込んでいます.

学歴・経歴

2024–2026

東京農工大学大学院 農学府

修士論文:地下水流存在下の地盤凍結過程の水分・熱の同時解析

2020–2024

東京農工大学 農学部

卒業論文:地下水流存在下の地盤凍結過程の水分・熱の同時解析手法の確立に向けて

技術

Programming

  • Fortran
  • C++
  • Python

Numerical Modeling

  • 有限要素法
  • 熱・水連成解析
  • 相変化・潜熱モデル
  • 非線形反復法
  • 適応時間刻み

Solvers and HPC

  • 疎行列・BSR・CSR
  • GMRES・BiCGSTAB
  • PARDISO
  • OpenMP
  • MPI

Tools

  • Intel oneAPI MKL
  • Gmsh
  • Qt
  • VTK・PyVista
  • Git・GitHub
  • LaTeX

連絡先

研究内容,数値解析ソフトウェア,FTCMSに関するご連絡は, 以下のメールアドレスへお願いします.