2019 Fiscal Year Annual Research Report

Development of large scale numerical wave tank by the harmonic polinomial cell method

Research Project

Project/Area Number	17H03501
Research Institution	National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
Principal Investigator	谷澤克治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 (70373420)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	黒田貴子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 (00415811) 宝谷英貴東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (30636808)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	HPCM / 数値造波水槽
Outline of Annual Research Achievements	大規模数値造波水槽では時々刻々境界形状が変化する移動境界値問題を解き、非線形自由表面条件を時間積分して自由表面の動きを時間領域で追跡する。これには解くべき行列を時間ステップ毎に更新する必要があり、フルマトリックスを解かなくても良いＨＰＣＭ（Harmonic Polynomial Cell Method）が適している。本研究では大規模計算へ適用可能なＨＰＣＭによる境界値問題ソルバーを開発し、このソルバーを用いた非線形数値造波水槽を試作して長時間の造波計算を実施したところ、安定した計算が可能であり、計算精度も確保出来ていることが確認できた。ＨＰＣＭでは行列の０以外の要素数が１％以下の極めて疎な行列を扱うため、研究開発の過程でＨＰＣＭの行列に適した行列解法を開発するため、(1)メモリー効率の良い０以外の行列要素のメモリー上への格納方法、(2)繰り返し計算による解法についても検討した。また、効率良くプログラム開発を行う上で不可欠な、節点番号、セル番号、その他の計算に必要な情報を系統的にまとめるデータ構造の構築も行った。最終年度には３次元ソルバーの開発を進め３次元数値造波水槽の開発に挑んだが、その完成には至らなかった。ソルバーについての課題は、効率の良い節点番号と要素番号の振り方等、３次元数値造波水槽についての課題は、大振幅のＲｏｌｌやＹａｗ等の回転運動に伴う自由浮体の扱いで、これに柔軟に対応できる流体ボリュームの要素再分割法の開発に手間取ったことが上げられる。科研費は2019年度で終了するが、研究開発は今後も継続して３次元化に漕ぎ着けたい。
Research Progress Status	令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和元年度が最終年度であるため、記入しない。