2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a Safe Return to Port Simulation Method for Damaged Passenger Ships
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20K14966
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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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, 海上技術安全研究所, 主任研究員 (80757724)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 損傷時復原性 / 浸水シミュレーション / 有限体積法 / 粒子法 / GPGPU / MPS法 |
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| 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の開発に向けて以下の検討を行った。
・粒子法の計算コードの高速化 三次元の粒子法を用いて複雑な内部区画を考慮した浸水計算を実施する場合、計算時間の観点から並列化による高速化が必要となる。単純な領域分割による並列化を実装した粒子法を用いて自由表面の大変形や再突入が頻発する浸水計算を行うと、領域毎の計算負荷のばらつきが大きくなり並列効率が大幅に悪化する問題がある。そこで二次元スライスグリッドによる領域分割手法と計算時間ベースの動的負荷分散手法を導入し、64台のGPUを用いて50％程度の並列効率を保つことを達成した。
・粒子法と有限体積法の連携計算手法の開発 損傷船の生存率を評価するために、部分的に水が充填されたタンクを持つ浮体の運動をシミュレーションする連携計算手法を開発した。本手法は、粒子法の一つであるMPS法とRANSを用いた有限体積法をP2Pのファイル交換により連携し、各離散化手法の利点を保持するものである。ファイル交換による情報交換は浮体の運動情報とタンク内の流体による流体力を交換した。また、それぞれの計算手法が要求する計算資源に応じ、異なる場所に設置された計算機上でそれぞれの数値計算を実行し、SSH通信とジョブ投入システムにより連携を行った。部分的に水が充填されたタンク内流体の挙動、浮体のスウェイ、ヒーブ、ロール運動を解析することで、コードの基本的な妥当性を確認した。計算結果は、動揺とロール運動の応答が、様々な波長の規則波で測定された模型試験結果と良い一致を示した。さらに、浮体とそのタンクに作用する流体力を解析し、部分的に水が充填されたタンク内の流体が浮体の運動に及ぼす影響を明らかにした。
以上により、客船の安全帰港シミュレーション手法の確立までは至らなかったが、その要素となる技術の開発を行うことが出来た。
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