• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2015 年度 実施状況報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 25420860
研究機関東京大学

研究代表者

柴田 和也  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (30462873)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2018-03-31
キーワード粒子法 / 自由表面流れ / 波力 / 滑らかな粒子配置
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

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。

今後の研究の推進方策

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。

次年度使用額が生じた理由

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。

次年度使用額の使用計画

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。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Numerical analysis of the wave force acting on a cylinder in regular waves using the MPS method2015

    • 著者名/発表者名
      Song X, Shibata K, Nihei Y, Koshizuka S
    • 雑誌名

      Computational Particle Mechanics

      巻: 3 ページ: 83-93

    • DOI

      10.1007/s40571-015-0096-x

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improved pressure calculation for the moving particle semi-implicit method2015

    • 著者名/発表者名
      Shibata K, Masaie I, Kondo M, Murotani K, Koshizuka S (2015)
    • 雑誌名

      Comp Part Mech

      巻: 2 ページ: 91-108

    • DOI

      10.1007/s40571-015-0039-6

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Boundary Conditions for Simulating Karman Vortices Using the MPS Method2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Shibata,Seiichi Koshizuka, Kohei Murotani, Mikio Sakai, Issei Masaie
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Simulation in Science and Engineering

      巻: 2 ページ: 235-254

    • DOI

      10.15748/jasse.2.235

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Techniques for reducing simulation cost of a particle method and arranging particles in arbitrary shapes2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Shibata, Seiichi Koshizuka and Issei Masaie
    • 学会等名
      Proceedings of 3rd International Conference on Violent Flows (VF-2016)
    • 発表場所
      I-site Namba, Osaka, Japan
    • 年月日
      2016-03-09 – 2016-03-11
    • 国際学会
  • [学会発表] 任意形状に粒子を配置させる手法を活用した粒子法による流体の数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      柴田 和也, 政家 一誠, 越塚 誠一
    • 学会等名
      日本船舶海洋工学会講演会論文集
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-11-16 – 2015-11-17
  • [学会発表] 粒子法のための圧力固定の流入流出境界条件の開発2015

    • 著者名/発表者名
      柴田和也, 越塚誠一, 政家一誠
    • 学会等名
      粒子法のための圧力固定の流入流出境界条件の開発
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2015-10-10 – 2015-10-12
  • [学会発表] MPS Simulation of Wave Forces Acting on a Cylinder2015

    • 著者名/発表者名
      Xuemin Song, Kazuya Shibata, Seiichi Koshizuka
    • 学会等名
      Proceedings of the Twenty-fifth (2015) International Ocean and Polar Engineering Conference
    • 発表場所
      Kona, Big Island, Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-06-21 – 2015-06-26
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2017-01-06  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi