2015 Fiscal Year Research-status Report
粒子法・渦法による洋上風力発電設備および海洋浮体構造物の流体ー弾塑性構造連成解析
| Project/Area Number |
15K06621
|
|---|
| Research Institution | Saga University |
|---|
Principal Investigator |
萩原 世也 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80198647)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永田 修一 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 教授 (30404205)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 粒子法 / 海洋浮体構造物 / 弾塑性解析 / 流体ー構造連成解析 / 渦法 / 安全性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
洋上風力発電設備をはじめとする海洋浮体構造物は，厳しい気象・海象条件下における浮体動揺の低減化が大きな課題となり，さらに強風や台風等による，非日常的な波浪等による構造物の安定性と安全性を確保する必要がある．これらをシミュレーションにより予め把握することは，これらの構造物を設計・設置するうえで非常に重要である．
津波などによる沿岸地域の防災を目的とした分野での流れの解析手法として粒子法を用いた解析が多く行われている．このとき，流体中の構造物は流体からの力を受けており，このような解析を行う，流体―構造連成解析も粒子法で行われている．構造物が流体から力を受ける場合は，非常に大きな力を受ける事が想定され，そのような場合には，構造の解析においては，材料の弾塑性の性質を考慮して解析を行わなければならない．
2015年度において，DpマトリックスおよびMarcalの方法により弾塑性解析の検証を行った．当初，弾塑性構成方程式を二直線近似により，応力ーひずみ曲線の再現と，押しジグによる板押し解析を行い，板に生じる塑性域の分布の解析を行った．その後さらに，多直線近似よる応力ーひずみ関係へ拡張し，プログラムへの実装を行った．これにより二直線近似と多直線近似の応力ーひずみ関係との比較と押しジグ板押し解析での板に生じる塑性域の比較を行い，構造弾塑性解析の検討を行った． 粒子法の流体解析においては，SPHYSICSをδ-SPH法に拡張することにより，流体解析の圧力の安定性を増した．これによる流体解析の検証を行い，2次元ダムプレイク解析その他により，流体解析を行い，安定性の検証を行った．また，渦法計算においては，非線形波浪中に係留された没水部に角部を有する矩形および三角浮体の2次元動揺問題にCore-Spreading法に基づく渦法計算を適用した．その結果，実験結果と近い結果得られた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
構造関連のSPH法については，弾塑性構成方程式を二直線近似により，応力ーひずみ曲線の再現と，押しジグによる板に生じる塑性域の分布の解析を行い．その後さらに，多直線近似よる応力ーひずみ関係へ拡張し，プログラムへの実装を行うことができた．これにより二直線近似と多直線近似の応力ーひずみ関係との比較と押しジグによる板に生じる塑性域の比較を行い，構造弾塑性解析の検討を行った．
粒子法の流体解析においては，SPHYSICSをδ-SPH法に拡張することにより，流体解析の圧力の安定性を増した．また，渦法計算においては，非線形波浪中に係留された没水部に角部を有する矩形および三角浮体の2次元動揺問題にCore-Spreading法に基づく渦法計算を適用した．その結果，非流体において，実験結果と近い結果得られた．
|
| Strategy for Future Research Activity |
SPHYSICSでのSPH法をδ-SPH法に拡張することにより，流体解析の圧力の安定性を検討をさらに検討して行き，静水問題で圧力，ダムブレイク問題の自由表面問題で流体解析の安定化に対する精度の検証を行う．SPH 法と渦法のプログラムにおいて同様の例題を解析することにより，プログラムの検証を進めて行く．
|
| Causes of Carryover |
数値解析用デスクトップコンピュータの価格が要求性能に対して，低下したためである．平成27年度に購入した解析用コンピュータは当初予定のものより性能が高く，価格は低い．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額として申請した助成金は，H28年度において，fortranコンパイラのライセンス料，および研究成果を12th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XII) and 6th Asia-Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM VI) (Seoul, Korea)で追加発表予定なので，これらに使用する予定である．
|
