Development of a Safe Return to Port Simulation Method for Damaged Passenger Ships

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K14966
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 河村 昂軌 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 (80757724)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 傷時復原性 / 浸水シミュレーション / 粒子法 / GPGPU / 有限体積法

Outline of Annual Research Achievements

損傷浸水事故発生時における客船の安全帰港シミュレーション手法を開発に向けて以下の検討を行った。
有限体積法を用いたCFDと粒子法のカップリング計算の初期検討として有限体積法を用いたCFDの波浪中における時間刻みと計算精度・安定性及び定常力と復原力について調査を行った。単純な造波計算であれば比較的大きな時間刻みであっても十分な計算精度を保って計算することが可能であるが、主船体、付加物等（舵、ビルジキール、バウスラスター）を考慮すると計算精度の低下や計算の発散等が見られ波周期毎に時間刻みを調整する必要があることが確認された。しかしながら陽的解法の粒子法計算における時間刻みと比較すると数十から数百倍以上の大きさの時間刻みであり、CFDの１ステップにおける変位量も粒子サイズよりも大きくなるためカップリング計算の際には時間刻み差による計算不安定に対して対処が必要であると考えられる。
検証データとして用いている模型試験では船体を定常力と復原力（バネ）によって拘束しており、数値計算においても定常力と復原力を考慮して計算する必要がある。模型試験における波高が完全に一致しておらず波漂流力に差があること、計測治具の慣性や摩擦を再現できていないことなどから数値計算における定常力と復原力として検定結果をそのまま用いるのではなく計算結果の傾向からパラメータを再設定し再計算することが必要となる。本年度は複数のパラメータを用いてシリーズ計算を行い、修正量について調査を行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

有限体積法を用いたCFDによる波漂流力の計算及び検証と粒子法と有限体積法を用いたCFDのカップリング計算のプログラム製作が遅れているため。

Strategy for Future Research Activity

有限体積法を用いたCFDによる波漂流力の計算及び検証を進める。並行して粒子法と有限体積法を用いたCFDのカップリング計算のプログラム製作を行う。数値計算量が多いため所内外の計算クラウド等を活用し計算時間・開発期間の削減を図る。

Causes of Carryover

試験水槽の造波装置に不具合が発生し長期間の修繕が必要になったため新規の模型船製作による模型試験を取りやめたため。
代替として数値計算の検証には昨年度実施した模型試験を用い、次年度使用額は計算時間削減のための計算資源利用料等に使用する。