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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Development of a simple prediction model for vortex-induced motion of floating platforms with arbitrarily placed columns

Research Project

Project/Area Number 21K04496
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

平林 紳一郎  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (90463877)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords浮体式プラットフォーム / 渦励起運動 / 複数カラム / 低アスペクト比 / 機械学習 / ピッチング
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、流れの中でのセミサブ型浮体のカラム同士の渦干渉がもたらす流体力について、複数の円柱を任意の場所に配置した浮体の運動を簡易的に予測するモデルを開発すること、さらに渦励起運動に関する新たな知見を得ることを目的としている。
最初に運動する低アスペクト比2円筒における相互干渉を含んだ流体力のデータベースを水槽実験により構築し、円筒間間隔や角度条件が網羅的に揃っている静止状態について、流れ場の経験的知見に基づく数理モデルを構築した。その結果、平均抗力係数については数理モデルである程度推定が可能であるが、その他の流体力については提案する数理モデルによる予測では限界があることが判明した。続いて機械学習を用いて2円筒の流体力データを用いて4円筒の流体力を推定する試みを行った。教師データとして2円筒の情報では不十分で、4円筒データの一部を教師データに加えることで推定精度が向上することが分かった。複数の代表的な機械学習手法の比較を行った結果、ガウス過程回帰が最も良好であったものの、線形回帰モデルでもある程度傾向を捉えることができていた。数理モデル式との比較を行ったところ、各円筒からの影響について、経験的知見だけでは十分反映できていない成分が存在することが分かった。振動状態における流体力についても同様に機械学習を用いた推定モデルを構築することが可能と予想される。
渦励起運動に関する新たな知見としては、浮体没水部に水平に伸びた筒状部材が存在する場合、これまで着目されてこなかったheave, pitch, rollなどの上下方向の渦励起運動が励起される可能性があることを模型実験により初めて示した。各運動モードは連成して複数の周波数で共振を起こすことが確認された他、部材間の渦干渉の仕方により異なる運動モードが発現することが示唆された。

  • Research Products

    (4 results)

All 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 2023S-GS10-3 一様流中に配置された低アスペクト比2円筒に作用する流体力のモデル化2023

    • Author(s)
      平林 紳一郎、松下 凜太郎
    • Journal Title

      日本船舶海洋工学会講演会論文集

      Volume: 36 Pages: 491~493

    • DOI

      10.14856/conf.36.0_491

  • [Journal Article] Experimental Study on Flow-Induced Pitch, Roll, and Heave Motions of a Semi-Submersible Floater With Long Pontoons2023

    • Author(s)
      Naito Yuki、Hirabayashi Shinichiro、Suzuki Hideyuki、Goncalves Rodolfo
    • Journal Title

      Proceedings of International Conference on Ocean, Offshore, and Arctic Engineering (OMAE)

      Volume: OMAE2023 Pages: -

    • DOI

      10.1115/OMAE2023-104664

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 一様流中に配置された低アスペクト比2円筒に作用する流体力のモデル化2023

    • Author(s)
      平林 紳一郎、松下 凜太郎
    • Organizer
      日本船舶海洋工学会講演会令和5年春季講演会
  • [Presentation] Experimental Study on Flow-Induced Pitch, Roll, and Heave Motions of a Semi-Submersible Floater With Long Pontoons2023

    • Author(s)
      Naito Yuki、Hirabayashi Shinichiro、Suzuki Hideyuki、Goncalves Rodolfo
    • Organizer
      OMAE2023
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2024-12-25  

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