水中線状構造物の流体力及び動的張力の推定法に関する研究
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19K15232
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
石田 圭 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (60636827)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 水中線状構造物 / 動的張力 / 流体力 / 強制動揺試験 / 模型試験 |
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| Outline of Research at the Start |
海底油ガス田開発に使用される浮体の係留では係留ラインとしてチェーンもしくはワイヤーが用いられる。これらの水中線状構造物が受ける主な力としては、潮流から受ける力、浮体の動揺による影響などが考えられる。安全な石油・ガス開発を実施するためには、実機スケールの影響を考慮した水中線状構造物に作用する流体力、動的張力を事前に推定することが重要である。
本研究では加振試験により流体力、動的張力を計測し、データベースを作成する。またランプドマス法を採用した計算モデルにより、各質点の運動変位及び質点間に働く張力を求め、動的張力の推定法を開発する。データベース及び動的張力推定法は設計支援に活用できるよう公表する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
係留浮体を対象とした動揺シミュレーションの中で、係留索として使用されるチェーン等の水中線状構造物に作用する動的張力が正確に評価されなければ、推定結果に誤差が生じる。具体例の一つとして、評価対象となる実機スケールの水中線状構造物に作用する流体力を正確に把握できていないという点が考えられる。本研究では水中線状構造物に作用する流体力を計測し、その結果を用いて、ランプドマス法を採用した計算モデルにより、各質点の運動変位及び質点間に働く張力を求め、動的張力の推定法を開発することを目的とした。
1年目は、一般的に模型試験で使用するサイズから実機サイズまでのチェーン型及び円柱型の水中線状構造物のスケール模型を用いて、流体力特性へのスケール影響及び付加質量や減衰力などの流体力を計測するための水中強制加振試験を実施した。係留索を対象とした運動方程式より模型両端に作用する単位加振振幅あたりの加振力の振幅、模型の付加質量、減衰係数を算出した。
2年目は、1年目に実施した強制加振試験結果より流体力データベースを作成した。付加質量については、チェーン型模型は加振周期による変化は少ないが、円柱型模型は加振周期が短くなるに従い、増加する傾向が確認された。減衰係数については、両模型で加振周期が短くなるに従い、ほぼ線形に大きくなる傾向が確認された。スケール影響としては、スケールが大きくなるに従い、付加質量及び減衰係数が増加する傾向を確認した。本内容について、代表者が所属する国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所海上技術安全研究所の研究発表会にて、ポスターセッションで発表した。
3年目は、2次元での流体力モデルの3次元挙動への適用限界、直径に対して長さが極端に長大なケーブル体等の円形断面の水中線状構造物へのMorison式の適用条件の検証等を目的としたカテナリー形状の強制加振試験について、実施計画を検討した。
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Report
(3 results)
Research Products
(1 results)
