Research on coupling solution of soft-rigid multibody dynamics and numerical fluid dynamics

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K04572
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 荒木 元輝 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 主任研究員 (00711350)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: マルチボディダイナミクス / 数値流体力学 / マリンオペレーション

Outline of Annual Research Achievements

本研究は粘性を考慮可能な数値流体力学モデル（CFD）とマルチボディダイナミクス（MBD）と絶対節点座標法（ANCF）を基にした剛体、線状構造体等の柔剛混在多体系動力学モデルを開発し、様々なマリンイペレーションに応用可能な解析手法を確立することを目標としている。
今年度においては昨年度までに開発したANCFコードをマリンオペレーション用に改良し、MBDモデルとCFDソルバーに統合することを目標とした。
ANCFソルバーをマリンオペレーションの解析に用いるために、適切な初期値を定める必要があるため、主にカテナリー理論を用いて柔軟構造体の初期値を定めるように改良を行った。
また統合するCFDソルバーには海上技術安全研究所で開発された構造格子用CFDソルバーNAGISAを用いることとした。開発したANCFコードを以前開発したMBDモデルと連成させるために、ANCFコードより算出した剛体と柔軟構造物との接続点における拘束力を、MBDの外力項に加え、算出した剛体運動をNAGISAの運動モデルに直接与え、CFDの時間発展の内部反復毎に柔軟構造物・剛体・流体それぞれを解く強連成によって柔軟構造物の影響を考慮させた。　最終的に　開発したANCF・MBD・CFD統合ソルバーを用いた一点係留された浮体の波浪中動揺シミュレーションを行い、物理的に妥当な結果を得た。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画においては2年目にANCF・MBD・CFD統合ソルバーの開発を掲げており、当初予定通り、統合ソルバーの開発を実施することができた。

Strategy for Future Research Activity

最終年度においては、開発した統合ソルバーの精度検証と、それを用いた柔軟構造物と剛体、流体における相互干渉影響について検討を行っていく。

Causes of Carryover

当初予定していた計算サーバーの価格が大幅に上昇し予算オーバーであったため、より安価な別機種を選定し購入することとしたため次年度使用額が生じた。
次年度使用額は格子生成ソフトウェア、CFD可視化ソフトウェアの年間ライセンス料として使用する。