2015 Fiscal Year Research-status Report
浮体式洋上風力発電装置に加わる波浪荷重の数値計算手法と設計指針の確立に関する研究
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25420860
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柴田 和也 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (30462873)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 粒子法 / 自由表面流れ / 波力 / 滑らかな粒子配置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粒子法を用いて波浪荷重を数値解析した際の計算精度を検証した。具体的には円柱に規則波を入射させたときの円柱に加わる波力を実験値と比較した。計算量を削減するために、これまでに開発した数値水槽を適用した。計算領域の端部は流入・流出境界とし、ストークス波の解析解の圧力と流速を境界条件として与えた。結果、粒子法によるシミュレーション結果は、水深が比較的浅い領域において実験値に近いことを示した。ただし、水深が深い領域では実験値とのずれが大きくなる傾向があることが分かった。この原因として、空間解像度や偏微分の近似モデルに起因する数値的な粘性が働いたことが考えられる。また、開発した粒子法シミュレーションプログラムを用いて水面付近における円柱に働く力を求めた。結果、水面付近に働く波力の時系列波形は水深が比較的深い領域のものとは大きく異なることを示した。これらの研究成果を投稿論文と国際会議で発表した。
その他、浮体式洋上発電装置などの滑らかな物体形状を粒子の集合で表すための技術を開発した。また曲率が大きい尖った形状を精度良く表すための工夫と、収束した粒子位置を早く求める工夫を導入した。これらの技術を用いて物体形状を表す検証解析を行い、物体形状に沿って滑らかに粒子を配置できることを示した。また流体と物体との相互作用を行う計算を行い、安定に数値解析できることを示した。また物体壁面への異常な貫通などは起こらないことを確かめた。
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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
開発した技術の検証を計画通りに実施できたため。
また滑らかな物体形状を表す技術を開発できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに開発した圧力振動の抑制手法、計算コストの削減手法、および滑らかな物体形状の再現手法を組み合わせることにより、海洋構造物に働く流体力を実用的に計算可能にする予定である。
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| Causes of Carryover |
研究計画に若干の修正をし、一部の研究作業を次年度に行なうこととした。
これにともない研究活動に必要な一部の研究費を次年度に使用することとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
修正した研究計画に従って、適時研究費を支出する予定である。
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