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。

①The latest GPU is built with いて and GPGPU サーバーを. In this study, the particle method was used to calculate the number of particles using water tanks, ship models, and びタンク models. It was necessary to create tens of millions of particles and more than 100 million. The expansion of particle calculation is necessary, and the parallel computing performance of CPU is dozens of times higher, and the calculation of GPU is necessary. R4's latest GPU is used and GPGPU is built. The GPGPU system has been constructed through advanced research, and the computing performance has been improved by about 2 times. ② Certification of wave-making accuracy by particle method and improvement of floating particle method. It is necessary to calculate the non-linear hull motion of large and medium-sized waves by taking the non-linear fluid load into consideration, and it is necessary to create waves with high precision. The new GPGPU system is used and the particle method value sink is created. Comparison of 実験夤 and び wave theory is carried out, and the wave-making accuracy of regular waves in numerical value water tanks is verified. The wave conditions are the same, and the optimal water tank is large and the Damping Zone is set to be the best. The preliminary research has not confirmed the problem of non-physical gaps between fluid particles and solid particles, and this study has solved the problem of non-physical gaps between fluid particles and floating particles. The existence of the gap, the action of the hull, the fluid force, the calculation, and the large prediction error are all considered.そのため, R4 annual advanced research and introduction of solid particles, "Dummy Particle Condition", introduction of new floating particles, improvement of the interaction equation of floating particles and fluid particles, improvement of floating particles. Improved floating body particle モデルを uses することで, elemental particle method つモデルに exists and floats and fluids have non-physical gaps between them. The problem was solved, the large wave height non-linear regular wave model was compared, and the calculation accuracy of the hull motion was confirmed.