| 研究課題/領域番号 |
19K15218
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
飯田 隆人 大阪大学, 工学研究科, 助教 (50837573)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 粒子法 / 氷海工学 / ポアソン方程式 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では流体－氷－船舶の連成解析手法を開発し、船舶に働く力を正確に推定することで今後起こりうる事故を未然に防ぐことを目的とする。そのために本研究では特に粒子法に着目し、開発を行っている。2021年度は2020年度に判明した粒子法の時間収束性の課題の解決に取り組んだ。まず初めに時間収束性に対してどのような特性を持つのか知るために、スラミングを対象としたパラメータスタディを行った。その結果、スラミングの速度および楔型の傾斜角、さらに粒子径と刻み幅によって特徴づけられることが分かった。本成果は国際論文誌JMSAにて発表されている。つぎに、この特徴の理由を説明するために、ポアソン方程式をカーネル関数に関する無次元表現を行った。その結果、ポアソン方程式が数値計算条件の次元に影響を受け、特に時間刻み幅に対して収束性がないことが判明した。そこで、時間刻み幅に収束性を持たせるために、流体密度の解析的二階微分によるソース項Second-order differential source termの導出、さらに分解能フリーな表現Resolution-Free representationの導入を試みた。その結果、時間刻み幅を小さくしても計算精度の悪化しないポアソン方程式を導出することができた。なおこの成果は現在国際論文誌にて査読中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究は流体－氷－船舶の連成問題を解くために解析手法の開発を行っているが、その中で粒子法に時間刻み幅に対する収束性がないことを発見した。これまで粒子法で時間刻み幅を調査する文献はほとんどなく、一種のチューニングパラメータのように扱われていた。本年度の研究ではこの問題を解決する革新的なポアソン方程式の定式化に成功し、いくつかのベンチマーク問題に依りその有用性を示すことができた。この成果は非圧縮流体の解法として意義深いものと期待され、当初の計画以上の成果を得られたと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度はこれまで開発した粒子法を用いて、実際に流体－氷－船舶の連成問題に取り組むとともに、粒子法のさらなる開発を行う予定である。
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