2016 Fiscal Year Research-status Report
実海域における船舶の複雑挙動推定のための数値シミュレーション手法の開発
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16K06919
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
大橋 訓英 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (10462871)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 数値流体力学 / 主機関特性モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
主機の特性をモデル化した主機応答モデルを重合格子対応のソルバー用に開発し、主機応答モデルのパラメータ調整を行った。主機応答モデルには所属機関で開発中のモデルを選択し、所属機関の研究者の助言を得ながら主機応答モデルと重合格子対応ソルバーをリンクさせた。主機応答モデルと流場計算とのカップリングは推進器影響を体積力で表すプロペラモデルを介して行う。流場計算の時間ステップ開始時にプロペラモデルの回転数とプロペラトルクを入力として、主機応答モデルで回転数を計算し、再びプロペラモデルにてプロペラ特性と体積力を導出し、流場計算を行う。プロペラモデルと流場のカップリングはプロペラモデルで使用する流入速度と体積力を介して行う。重合格子により船体周りの格子とプロペラ近傍を細分化した格子、計算する規則波に適した格子分割数を用いた波浪場生成格子を組み合わせて、効率的に規則波中での主機出力と回転数変動、流場の詳細な解析を行った。本計算手法に適した流場計算の物理時間ステップを確立した。また規則波のパラメータを変化させることにより、プロペラトルク、回転数等の時間変動について、波長の変化による影響を調査した。既存の実験結果と比較して、開発した手法によりプロペラトルク、主機燃料消費量、回転数の変動振幅を精度良く推定できることを確認した。船体運動と主機出力変動、プロペラ特性の変化について流場の変動を可視化することで、相互干渉について考察を加えた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
主機関特性モデルを重合格子対応ソルバーに組み込み、予定通りに数値シミュレーション手法を開発したとともに、実験結果との検証により、計算手法の有効性を示した。さらに主船体の運動と変動する流場に関する詳細な解析により、機関出力の応答と流場の干渉に関して考察を加えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は研究計画に基づき、船体を梁とみなした構造応答モデルを開発し、船体形状の変化と格子変形をリンクさせ、構造応答を考慮した数値計算手法を開発する。船体の変形は格子変形と移動格子法の組み合わせにより保存則を満たした手法とし、各時刻の流場の収束計算のサブイタレーションの際に、構造応答も更新する双方向カップリング手法を採用することで、リアルタイムに構造応答を計算できる手法を開発する。また、重合格子手法に基づく、分散メモリ型の計算手法も導入する。
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| Causes of Carryover |
計算ノードの購入において入札手続きにより予定より安く調達できたこと、旅費を予定より低くおさえて効率的に使用できたことで次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
国際学会での発表を予定しており、その旅費に使用する。
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