2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of coupling simulation system between nonlinear sloshing/swirling load and ship motion in waves
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19K15226
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 両方向連成解析 / スロッシング / スワリング / 粒子法 / 3次元パネル法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①粒子法に基づくタンク内流体解析モデルの改良と検証を実施した。
粒子法に基づくタンク内流体解析において、境界条件がタンク内流体荷重と局部的な水圧に及ぼす影響が大きいと考えられる。2019年度は、境界条件の影響を調査し、球形タンク等境界局面に対する改良方法を検討した。具体的には、近年Adamiら（2012）は提案したDummy Particle Conditionを導入し、境界周囲の流体圧分布を改良した。さらに、新しいSmoothed-Boundary Modelを提案し、境界局面粒子の空間分布を最適化した。改良あり数値モデル、改良なし数値モデルの解析結果と模型実験結果を比較した。タンク内流体荷重及び局部水圧に対して、明らかな改良効果を明確した。
②規則波中粒子法と3次元パネル法の連成Hybridモデルを作成した。
タンク内非線形スロッシング・スワリングが、波浪中6自由度船体運動に与える影響を明らかにすることを本研究の目的とする。非線形スロッシング・スワリング荷重を解けるため、CFD手法は適切であるが、船体運動を計算するには、船体周りの広い領域で粒子・格子を作る必要があり、計算時間が課題になる。この課題を克服するため、本研究では時間領域のポテンシャル法とCFDを組み合わせたHybrid手法を提案した。
2019年度は、Hybrid手法開発のPhase1として、時間領域3次元パネル法により規則波浪中船体運動を解析し、タンク内流体力を粒子法で解析して、両者を連成させる両方向連成Hybrid解析プログラムを開発した。開発した連成プログラムを用い、規則波浪中タンク内スロッシング荷重を考慮した船舶運動に関する数値解析を行った。スロッシング荷重が船舶運動に及ぼす非線形影響を調べた。数値解析を用いて、規則波浪中タンク内スワリング現象を生じることを確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画のとおり、粒子法に基づくタンク内流体解析モデルの改良と検証を実施した。スロッシング模型実験結果との比較に通じて、改良した数値モデルの有効性を検証できた。さらに、本研究の最終目的のPhase１として、規則波中粒子法と3次元パネル法の連成Hybridモデルを作成でき、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、本課題で推進する事項として以下がある。
①粒子法に関する最新理論を引き続き調査し、本研究での粒子法モデルに導入する。
②Hybrid手法開発のPhase2として、波メモリー影響を配慮した上、不規則波中の両方向連成モデルを開発する。一方、液体タンクを搭載したLNG船模型を用いて波浪中水槽試験を実施する。水槽試験では、船体運動、タンク表面の数箇所の局部衝撃圧力、タンク内流体による船体構造にかかる荷重を計測する。実験データにより、Hybrid手法の予測精度を検証する。
③線形ポテンシャル理論に基づく手法とHybrid手法の計算結果により、二つ手法の使用方策を検討する。
④本研究課題に関して、様々な成果が得られているので、ジャーナルや国際会議を中心として、成果発表にも努める。
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| Causes of Carryover |
当初はLNG模型船及びLNG球形タンクを製作する計画をしていたが、査定により計画していた予算額が減少したため、研究計画を見直し、次年度使用額を利用し、2020年度に試験体を設計する計画に変更したため。
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