| 研究概要 |
実規模の超大型浮体に対する波浪応答解析においては,5km×1kmの浮体の波浪応答を50mの入射波に対して解析しようとすると,5m×5mのパネル分割,すなわち20万自由度(=N)を要する.これを従来解法で解こうとすると,記憶容量O(N^2),計算時間O(N^3)いずれの面からも現在の計算機能力を遥かに超えた計算量となる.そこで本研究においては,水波Green関数を用いる境界要素法において,その高速解法アルゴリズムを開発し,最終的に実規模(長さ5km×幅1km)クラスの超大型浮体構造物の波浪応答解析を実証することを研究目的とした。このため、有限水深での水波グリーン関数を高速多重極法のアルゴリズムに載せるための理論的考察からはじめた.特に浅水域における水波グリーン関数がベッセル関数に関する無限級数であらわされることに着目し,これにGrafの加法定理を適用することで,多重極展開式を得た.必要となる領域積分等においても一切の発散積分が生ずることなく,理論面からは完全に高速多重極法の適用が高精度に適用可能なことを確認した.
次に,高速多重極法のアルゴリズムの8節点境界要素法プログラムへの実装をおこない,ベンチマーク計算の結果,単純な形状であれば30万自由度規模の計算を24時間程度で実施することができ,本研究の初期目標を達成した.以上の成果は、16th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies,20th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering等の国際学会で口頭発表し、非常に高い評価を得ている。また、定式化の詳細は、第16回海洋工学シンポジウム論文集にて公表している。さらに、水波Green関数を用いない定式化に対する検討もおこない、null-field equationを用いることで無限縁での発散条件を満足した高速解法も可能となることを示した(計算数理工学論文集にて公表)。
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