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

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14966
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 24020:Marine engineering-related
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: kawamura kouki 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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 損傷時復原性 / 浸水シミュレーション / 粒子法 / GPGPU / 有限体積法

Outline of Final Research Achievements

To develop a safe return to port simulation method for passenger ships in the flooding accident, the following studies were conducted:
・A region partitioning method using 2D slice grids and a dynamic load balancing method based on the calculation time are developed, achieving approximately 50% parallel efficiency using 64 GPUs.・To evaluate the survivability of damaged ships, a coupled computation method that simulates the motion of a floating body with partially filled tanks is developed. This method integrates the Moving Particle Semi-implicit (MPS) method with the finite volume method (FVM) using Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations through peer-to-peer (P2P) file exchange, thereby retaining the advantages of each discretization technique.

Free Research Field

船舶海洋工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多数の乗客を有する客船は、浸水事故発生時においても一定レベルに被害を抑え、安全に帰港することが求められる。様々な事故シナリオにおける安全対策を検討する際に、船体の運動性能や操縦性能が必要となるが、数値シミュレーションによる検討は有力であると考えられる。本研究ではこれに資する計算手法として、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。本手法の学術的意義として、現実的な計算時間に抑えつつ、各離散化手法の利点を保持するところにある。