Extreme Value Prediction Method of Combined Load Response in a Ship Using KL Expansion Based Wave Representation and Reduced Order Model

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04865
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 高見 朋希 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 (50586683)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大橋 訓英 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 (10462871) ; 安藤 孝弘 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 (30425756) ; 馬 沖 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 (30773197) ; 飯島 一博 大阪大学, 工学研究科, 教授 (50302758)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 縦曲げモーメント / 低次元モデル / 構造信頼性理論 / 極値予測

Outline of Annual Research Achievements

船体縦曲げモーメントを対象として弾性振動を含んだ低次元モデルを構築した。低次元モデルは数値流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）と有限要素解析（Finite Element Analysis, FEA）を組み合わせた高計算負荷の結果を低計算コストで再現できるよう、物理モデルを活用して構築した。また、荷重の極値推定法として構造信頼性理論であるFirst Order Reliability Method (FORM)を活用した手法を用い、低次元モデルと組み合わせることで有効性を確認できた。さらに、Prolate Spheroidal Wave Functions(PSWF)を用いたKL展開ベースの波浪表現を用いたFORMベースの極値推定法も構築し、船体縦曲げモーメントに対して極値推定に有する計算時間が大幅に削減されることを確認した。研究成果は国際ジャーナルに投稿し、アクセプトされた。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

初年度の予定ではKL展開を用いた極値予測法の構築、数値デモに留まり、次年度にわたって低次元モデルとの結合を行う予定であったが、極値予測法及び低次元モデルの構築及び検証が初年度で完了できたため。

Strategy for Future Research Activity

今後は、縦曲げモーメント以外の船体波浪荷重、例えば水圧による局部応答などに対して低次元モデルの構築、KL展開ベースの極値予測法の適用・検証を行う。また、KL展開ベースの極値予測法は応答の時間依存性を捉えることで汎用性が期待できるため、例えばタンク内流体力などの他の流体力や構造応答に対する応用、及び実験での検証を予定したい。

Causes of Carryover

低次元モデルの構築が低コストでスムーズに行えたため、計算機環境の整備に対する費用を削減できたため。次年度以降、必要に応じて計算機環境の整備、及び実験モデルの政策に充てる。