3次元スロッシング荷重の数値計算法に関する研究

液体貨物を運ぶ原油タンカーやLNGタンカー、FPSO(浮遊式石油生産システム)等では、荒れた海面において船体運動が激しくなると、タンク内に格納された液体が動揺し、衝撃的な力をタンク壁におよぼす場合がある。この現象はスロッシングと呼ばれ、構造物の設計時に重要な問題となっている。本研究では、スロッシング発生時に生ずる動的荷重を精度よく推定できる計算ツールを開発するため、以下の研究をおこなった。1.タンクに6自由度の運動を与えたときにタンク内液体の運動とタンク壁に作用する圧力を求める数値計算法を研究した。2.上記の数値計算法に基づいてコンピュータ・プログラムを開発し、液体の運動や壁面に生ずる圧力の時系列計算結果を模型実験の結果と比較して、計算法およびコンピュータ・プログラムの精度を確認した。3.開発したコンピュータ・プログラムを用いて、実際に稼働しているFPSOタンクのスロッシングを解析し、タンク内に設置されているスロッシング防止構造(制水隔壁)の効果を評価・検討した。以上の研究の結果、本研究で開発したコンピュータ・プログラムが実用上十分な計算精度をもち、実際のタンク設計に有効であることが分かった。特に、経験工学的なアプローチが難しい新型タンクの設計開発時に有力な解析ツールとして利用できる。なお、本研究の成果は3編の公表論文にまとめた。

液体貨物を運ぶ原油タンカーやLNGタンカー、FPSO(浮遊式石油生産システム)等では、荒れた海面において船体運動が激しくなると、タンク内に格納された液体が動揺し、衝撃的な力をタンク壁におよぼす場合がある。この現象はスロッシングと呼ばれ、構造物の設計時に重要な問題となっている。本研究では、スロッシング発生時に生ずる動的荷重を精度よく推定できる計算ツールを開発するため、以下の研究をおこなった。1.タンクに6自由度の運動を与えたときにタンク内液体の運動とタンク壁に作用する圧力を求める数値計算法を研究した。2.上記の数値計算法に基づいてコンピュータ・プログラムを開発し、液体の運動や壁面に生ずる圧力の時系列計算結果を模型実験の結果と比較して、計算法およびコンピュータ・プログラムの精度を確認した。3.開発したコンピュータ・プログラムを用いて、実際に稼働しているFPSOタンクのスロッシングを解析し、タンク内に設置されているスロッシング防止構造(制水隔壁)の効果を評価・検討した。以上の研究の結果、本研究で開発したコンピュータ・プログラムが実用上十分な計算精度をもち、実際のタンク設計に有効であることが分かった。特に、経験工学的なアプローチが難しい新型タンクの設計開発時に有力な解析ツールとして利用できる。なお、本研究の成果は3編の公表論文にまとめた。