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2022 年度 研究成果報告書

粒子法を用いた流体-氷-船舶の連成解析手法の開発

研究課題

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研究課題/領域番号 19K15218
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分24020:船舶海洋工学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

飯田 隆人  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (50837573)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード粒子法 / 氷海工学 / 船舶海洋工学 / CFD / Marginal ice zone
研究成果の概要

本研究では流体-氷-船舶の連成問題を精度よく計算するための粒子法に基づく数値計算手法を開発した。初めに粒子法により流体、剛体および弾性体の連成問題を解くプログラムを作成し、船体近傍に存在する浮氷により船体のスラミング荷重が増加することを明らかにした。またその結果から粒子法の流体計算において数値計算条件(粒子径や時間刻み幅)に対する収束性が乏しいことを見出した。この問題が圧力ポアソン方程式のソース項に起因することを突き止め、時間収束性を改善した新たなソース項「RF-SDS」を提案した。その結果、上記問題を含む様々な問題にて数値計算条件のチューニングをせずに高精度に数値計算ができるようになった。

自由記述の分野

船舶海洋工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、これまで用いられてこなかった北極海航路の今後の展望を鑑みて、従来とは異なる氷と波が存在する海域において船体がどのような危険に遭遇するかを数値計算によって明らかにすることを目的としている。本研究によって、氷がない海域に比べ、氷がある海域では船体に働く荷重が増加しうることを明らかにした。これは今後北極海に適した商船を開発するうえで重要な知見である。また、上記の目標のために粒子法に基づく計算手法の高精度化も行った。これは氷海工学のみならず、様々な流体領域において精度よく、かつロバストに数値計算するために用いることができる。

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公開日: 2024-01-30  

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