2022 Fiscal Year Annual Research Report
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19K15218
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
飯田 隆人 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (50837573)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 粒子法 / 氷海工学 / Marginal Ice Zone |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では流体―氷－船舶の連成解析手法を開発することを目的とし、研究を行った。特に水しぶきや氷の破壊といった非線形現象を精度よく計算するために、粒子法に基づくCFDプログラムの開発を行った。研究期間全体を通じてこの粒子法プログラムの高精度化、ロバスト化を行い、ポアソン方程式のソース項が数値的な離散条件（時間刻み幅）に対して収束性がないことを解明し、収束性を保たせるために流体密度の解析的二階微分による新たなソース項の定義、および分解能フリーな表現方法を試みた。その結果、時間刻み幅に対して安定した数値計算のできる粒子法プログラムを開発することができた。さらに、粒子法のプログラムを用いて浮氷が船体近傍に存在するときに船体に働くスラミング荷重が増加しうることを示した。本年度は粒子法の開発に加え、Marginal Ice Zoneのような海域における波－氷の連成問題を解くために、ポテンシャル理論に基づく新たな減衰係数の計算手法を提案した。均質化法を用いて均質化自由表面を導出し、Marginal Ice Zoneにおける散乱分散関係を求めた。その結果、散乱分散が円周波数の二乗、充填率、浮体の無次元運動の虚数部に比例していることを示した。さらに模擬氷を用いた水槽実験を行い、提案した理論が定性的によく浮氷による波の減衰を示すことを明らかにした。本事業支援による結果は国際論文誌4報にて公表されており、また2報が査読中である。
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