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実海域に即した海洋開発を可能とする粒子法CFDシミュレーターの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K22396
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
研究機関広島大学

研究代表者

金平 大河  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (50880019)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード粒子法 / SPH法 / 数値シミュレーション / FSI / 海洋巨大波 / 海洋エネルギー / 多分割式造波水槽 / スロッシング
研究開始時の研究の概要

近年,実海域に海洋エネルギー発電装置を設置するプロジェクトが活発化しており,その設置海域がエネルギー賦存量の多い沖合に変化してきている.そのため、波浪条件として一方向規則波のみならず,多方向不規則波も発電性能評価において考慮する必要性がある.したがって,多方向波浪場が,海洋構造物に与える影響を適切に評価・予測する手法の確立と理論体系的構築が急務の課題と言える.
本研究は,実海域における海洋構造物の流体力と運動性能評価を可能とすることを目的に, CFDシミュレーション技術の開発・改良と,多方向波浪場における海洋構造物の運動データ等を取得するための実験を実施する.

研究成果の概要

沖合は,異なる波向き周波数スペクトルを持つ波群が同時に存在する多方向不規則波浪場となる.しかしながら,現行の設計指針は一方向波浪場を前提として構築されており,設計外力に多峰性は考慮されていない.そのため,多方向波浪場において沈没船などの人命の損失を伴う海難事故が多数発生している.本課題では,現行の単峰性を考慮した設計指針に加え,新たに多峰性を考慮した海洋構造物の設計を可能とすべく,多方向波浪場を再現可能な数値計算技術を開発し,海洋構造物の設計に必要な波の物理諸量を明らかにした.そして,既往の一方向波浪場において構築されてきた破波指標が多方向波浪場においては適用不可能なことを報告した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

沖合は,異なる波向き周波数スペクトルを持つ波群が同時に存在する多方向不規則波浪場となる.しかしながら,現行の設計指針は一方向波浪場を前提として構築されており,設計外力に多峰性は考慮されていない.そのため,多方向波浪場において沈没船などの人命の損失を伴う海難事故が多数発生している.本課題では,現行の単峰性を考慮した設計指針に加え,新たに多峰性を考慮した海洋構造物の設計を可能とすべく,多方向波浪場を再現可能な数値計算技術を開発し,海洋構造物の設計に必要な波の物理諸量を明らかにした.そして,既往の一方向波浪場において構築されてきた破波指標が多方向波浪場においては適用不可能なことを報告した.

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] University of Edinburgh/University of Manchester/University of Oxford(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Edinburgh/The University of Manchester(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The effects of smoothing length on the onset of wave breaking in smoothed particle hydrodynamics (SPH) simulations of highly directionally spread waves2022

    • 著者名/発表者名
      T. Kanehira, M.L. McAllister, S. Draycott, T. Nakashima, D.M. Ingram, T.S. van den Bremer, H. Mutsuda
    • 雑誌名

      Computational Particle Mechanics

      巻: - 号: 5 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1007/s40571-022-00463-z

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Highly directionally spread, overturning breaking waves modelled with Smoothed Particle Hydrodynamics: A case study involving the Draupner wave2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kanehira, M.L. McAllister, S. Draycott, T. Nakashima, N. Taniguchi, D.M. Ingram, T.S. van den Bremer, H. Mutsuda
    • 雑誌名

      Ocean Modelling

      巻: 164 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1016/j.ocemod.2021.101822

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Numerical re-creation of multi-directional waves in a circular basin using a particle based method2020

    • 著者名/発表者名
      Taiga Kanehira, Hidemi Mutsuda, Samuel Draycott, Naokazu Taniguchi, Takuji Nakashima, Yasuaki Doi, David Ingram
    • 雑誌名

      Ocean Engineering

      巻: 209 ページ: 107446-107446

    • DOI

      10.1016/j.oceaneng.2020.107446

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Constructive and Destructive Interference Locations of Waves in a Circular Wave Basin - Study of Velocity Component Perpendicular to Wave Direction -2021

    • 著者名/発表者名
      Taiga Kanehira
    • 学会等名
      The 31st International Ocean and Polar Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NUMERICAL RECREATION OF THE DRAUPNER WAVE IN CROSSING WAVE SYSTEMS USING SMOOTHED PARTICLE HYDRODYNAMICS2020

    • 著者名/発表者名
      Taiga Kanehira
    • 学会等名
      39th International Conference on OMAE
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulations of directionally spread and crossing breaking waves in intermediate water depth using DualSPHysics2020

    • 著者名/発表者名
      Taiga Kanehira
    • 学会等名
      5th DualSPHysics Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-09-29   更新日: 2023-01-30  

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