非線形な3温度挙動を示す機能勾配磁性熱電材料の分数階BEM解析

本研究は、機能勾配磁性熱電材料における非線形な3温度挙動の数値解析のための分数階境界要素枠組みを開発する。定式化では、電子、イオン、フォノン温度場の間の結合相互作用に加えて、磁気・電気・機械の各効果を取り込む。境界要素の離散化と分数階の時間モデリングを組み合わせることで、複雑な幾何形状および強く結合した材料挙動を扱う問題に対する効率的な計算戦略を与える。本手法は広範な領域離散化の必要性を低減するため、計算ストレージおよび解法効率の面で利点をもつ。数値的検討により、分数階次数と材料の勾配が熱応力の大きさと空間分布に対して顕著に影響することが示される。さらに計算結果を、代表的な極限事例に対する既存の数値手法と比較し、良好な一致が得られ、提案定式化の信頼性を裏づける。開発した手法は、高度な機能勾配熱電構造における熱・電磁・機械の応答の連成を調べるための有効な計算ツールを提供する。

https://doi.org/10.20944/preprints202609.0124.v1