The development of nonlinear ship-tank coupling simulation system under high wave condition considering the nonlinear tank load

考虑非线性罐体载荷的高波工况非线性船罐耦合仿真系统开发

• 批准号: 22K14435
• 负责人: 馬 沖
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14435/
• 关键词: 粒子法; SPH; 船体運動; スロッシング; 非線形; 連成解析; 連成数値解析; LNG船

①最新GPUを用いて、GPGPUサーバーを構築した。本研究では、粒子法を用いて数値水槽、船舶模型及びタンク模型を作成する必要があるため、数千万あるいは億以上の粒子数と考えられる。膨大な粒子モデルを計算するため、CPUにより数十倍の並列計算性能を持つGPUで計算する必要がある。R4年度は最新のGPUを使って、GPGPUサーバーを構築した。先行研究で構築したGPGPUサーバーより、計算性能が約2倍以上向上できた。②粒子法造波精度の検証と浮体粒子モデルの改良。タンク内非線形流体荷重を考慮した大波高中非線形船体運動を計算するため、高精度な数値造波が必要である。新しいGPGPUサーバーを使用し、粒子法数値水槽を作成した。実験値及び波理論との比較を通じて、数値水槽の規則波の造波精度を検証した。波条件により、最適な水槽大きさとDamping Zoneの設定を検討した。先行研究で確認した流体粒子と固体粒子間の非物理的な隙間問題が、本研究での流体粒子と浮体粒子間でも発見された。この隙間の存在により、船体に作用する流体力を計算する際に大きな予測誤差が考えられる。そのため、R4年度には先行研究で固体粒子に導入した「Dummy Particle Condition」を新たに浮体粒子に導入し、浮体粒子と流体粒子の相互作用方程式を改善して、浮体粒子モデルを改良した。改良した浮体粒子モデルを使用することで、元粒子法数値モデルに存在する浮体と流体の間の非物理的な隙間問題を解決し、大波高非線形規則波模型実験のテータと比較して、船体運動の計算精度の向上が確認できた。

① The latest GPU applications, GPGPU applications In this study, the particle method is used to evaluate the number of water tanks, ship models and ship models. The CPU is tens of times more powerful than the GPU in parallel computing. R4 is the latest GPU architecture. The first research is to build GPGPU, and the computing performance is about 2 times higher. (2) The accuracy of particle method and the improvement of floating particle method. It is necessary to calculate the nonlinear ship motion with high accuracy by considering the nonlinear fluid load in the ship. GPPU is a new type of water tank. The comparison between theory and theory of wave propagation and the accuracy of wave generation of regular wave in numerical flume are discussed. Wave conditions, optimal sink size and Damping Zone settings are discussed. Previous research has confirmed that there are non-physical gap problems between fluid particles and solid particles, but this research shows that there are also non-physical gap problems between fluid particles and floating particles. The calculation of fluid forces due to the existence of gaps and hull actions results in large prediction errors. In 2004, the introduction of solid particles into the "Dummy Particle Condition" was introduced, and the interaction equation between floating particles and fluid particles was improved. improve that non-physical gap problem between floating body and fluid due to the existence of particle method, comparing the calculation accuracy of non-linear regular wave model with large wave height, and confirming the accuracy of ship motion.