2017 Fiscal Year Annual Research Report
High accurate flow field estimation analysis based on the Kalman filter FEM for selection of tidal stream power generator locations
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15K05786
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
倉橋 貴彦 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (00467945)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シミュレーション工学 / カルマンフィルタ / FEM / 潮流発電 / 状態推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，潮流発電のポイント選定に対する流れ場の推定精度を向上させるために，カルマンフィルタFEMによる流れ場の推定解析に関する検討を行った．支配方程式としては浅水長波方程式を適用し，空間および時間方向に対する離散化には，ガラーキン法とセレクティブ・ランピング法を用いた．簡易な水路モデルの結果を踏まえて，実際の湾に対する計算モデルを用いて，流れ場の推定解析を行い，発電ポテンシャルの算定を行った．また，非線形項を含むシステム方程式に対する流れ場推定解析のため，アンサンブルカルマンフィルタFEMによる流れ場の推定解析も行った．検討においては，まず開水路モデルを用いたカルマンフィルタFEMによる流れ場推定の解析において，観測点配置に関する検討結果を示した．結果として，境界条件を設定しない場合，上流側の流れ場が適切に得られないことを確認できた．次に，東京湾のモデルを対象として，流れ場の推定解析を行い発電ポテンシャルの算定結果を示した．検討結果より，従来のFEMとカルマンフィルタFEMによる解析を行ったところ，カルマンフィルタFEMを用いることにより横須賀における観測点において，観測値と概ね一致する結果を確認できた．最後に非線形項を有するシステム方程式における検討として，アンサンブルカルマンフィルタを用いた流れ場の推定解析を行った．非線形の浅水長波方程式の空間および時間方向の離散化に対しては，SUPG法および後退差分法を適用した．アンサンブルカルマンフィルタでは初期条件を複数用意し解析を行う必要があり，初期条件の数（サンプル数）が流れ場の推定精度に与える影響について検討を行った．結果として，本検討におけるモデルではサンプル数が1000準備されていれば，おおむね真値に一致する結果が得られることを確認した．
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