2013 Fiscal Year Annual Research Report
海洋再生可能エネルギー利用のための洋上浮体VIM解析プログラム開発に関する研究
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25289312
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
平林 紳一郎 東京大学, 新領域創成科学研究科, 講師 (90463877)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 英之 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (00196859)
尾崎 雅彦 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (30529706)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 海洋エネルギー / 海洋資源 / 海洋工学 |
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| Research Abstract |
本研究では自由表面を有する自由表面を有する浮体構造物に発生する渦励起運動（Vortex-Induced Motion; VIM）を精度良く再現し、浮体運動と海水の流体運動との相互運動干渉を包括的に扱うことのできる新しい3次元流体―構造連成運動解析数値計算コードを開発し、動特性の把握が重要な海洋構造物の安定性、安全性の予測を行うことを目的としている。実機スケールに対応した高負荷数値計算への拡張を見据え、流体運動解析には格子ボルツマン法を適用する。また、6自由度運動が可能な浮体模型を用いてVIMを捉える水槽実験を実施し、開発した数値計算コードの検証を行う。
平成25年度は流体―物体連成解析問題を解く数値計算コードの開発を行った。流体解析パートには格子ボルツマン法を用い、単純な矩形格子上でも任意の形状の物体周りの流場を適切に捉えるスキームを導入した。流場情報より物体に作用する流体力を評価し、文献値と良く一致することを確認した。また、物体が流体中で力を受けて並進、回転運動を行うことを可能とし、6自由度系でのVIM再現を行った。この際、物体が運動しても流体―物体境界を追従し、適切な流体力を評価する新たな計算スキームの開発を行った。さらに、自由表面における流体と物体の挙動を表現するべく、気液界面を実装した。
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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
平成25年度は3次元流体ー物体連成運動解析数値計算コードを開発した。当初研究計画通り、流体計算パートには格子ボルツマン法を用い、矩形格子を用いることで計算速度を担保しつつ、適切な流体ー物体境界条件の導入により十分な精度で流体力が評価できることを確認した。これにより、6自由度系でのVIM現象再現が可能となった。同時に、従来提案されている計算スキームでは物体の運動に伴い流体力評価の精度が落ちてしまうことが分かり、新たなスキームを開発することで精度の向上を可能とした。以上、概ね研究計画に従って成果が上がっている。
一方、自由表面については導入はしたものの定性的な再現に留まっており、定量的な検証、境界条件の検討、流体力への影響評価などは今後の課題である。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、3次元流体ー物体連成運動解析数値計算コードの開発、検証を行う。特に自由表面については計算結果の定量的な検証、境界条件の検討、流体力への影響評価を行う。
実機スケールへの応用のため、乱流モデルの導入や高速化を検討する。
また、計算コードの検証のための水槽実験を実施する。浮体模型のVIM現象について運動計測と自由表面の流体計測を同時に行い、VIMに及ぼす自由表面影響についてV考察する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究作業に従事する学生人数が当初見込みより少なく、計算コード開発に用いる計算機および可視化ソフトの購入が不要となったため未使用額が生じた。
平成26年度は水槽実験を実施予定であり、機材選定の結果、計測関連の機器が当初見込みより高額となるため、25年度の未使用額を充てる。
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Research Products
(3 results)
