気液二相流を考慮した荒天時の安全性評価手法の構築

建立考虑气液两相流的暴风雨天气安全评价方法

• 批准号: 16K18326
• 负责人: 河村 昂軌
• 金额: $ 2.66万
• 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 Young Scientists (B)
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16K18326/
• 关键词: 粒子法; MPS法; GPGPU; 大規模計算; CFD; 船舶工学; 船舶耐航性能; 水槽実験

荒天時のスラミングや甲板冠水といった強非線形問題を実用的に解く安全評価法を構築することを目標とし、粒子法を用いた数値計算手法を開発した。本研究では粒子法の一つであるMPS法を用い、計算速度の高速化のために圧力計算を陽解法で行っている。フリーメッシュで有る粒子法は相互関係の計算のため、高い計算負荷を持つが、GPGPUによる高速化、MPIによる多並列化、動的負荷分散、ソート処理によるメモリアクセスの高速化を行い、スーパーコンピューターTSUBAME2.5での計算を可能にすることで、実用可能な解像度と計算速度を実現した。実用化に向けた検証課題として造波境界、透過境界を開発し5000万粒子を超える漁船区画模型への海水打ち込みシミュレーションを行い、実験を定量的に再現できていることを確認した。また船体運動モデルを導入することで浮体の漂流計算が可能であることを確認した。安全性に関わる課題として損傷区画を有する車両甲板模型の強制動揺シミュレーションを行い、衝突や座礁によって出来た開口部から流体が流出、流入している様子が計算によって求められ区画にかかる流体力が高精度に求められることを確認した。二相流への拡張に関しては空気粒子を配置し、音速やタイムステップを変えることで、閉じ込められている空気の表現が可能であるか検証を行った。本研究の結果、打ち込みや甲板冠水を高精度に予測することが可能になり、また区画への浸水、流出などの激しい流れも高精度に予測することが可能になった。

Wild days の ス ラ ミ ン グ や deck crown water と い っ た strong nonlinear problem を be く safety review 価 に solution method を build す る こ と を target と し を, particle method using い た the numerical computing technique を open 発 し た. In this study, the で で particle method <e:1> and the である であるMPS method を are used to calculate the ために pressure with a <s:1> high-speed calculation speed <s:1> and a を positive solution method で and って る る る る. フ リ ー メ ッ シ ュ で have る particle method は mutual masato の calculation の た め を computational load, high い hold つ が, GPGPU に よ る high speed, the MPI に よ る more parallel, the dynamic load of dispersed, ソ ー ト 処 Richard に よ る メ モ リ ア ク セ ス high speed の を い, ス ー パ ー コ ン ピ ュ ー タ ー TSUBAME2.5 で の calculation を could に す る Youdaoplaceholder2 とで, practical possible な resolution と calculation speed を actual occurrence た. Be in turn to け に た 検 certificate subject と し て wave state, through the realm を 発 し 50 million particles を え る fishing area drawing model へ の water ち 込 み シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, be 験 を quantitative に reappearance で き て い る こ と を confirm し た. ま た hull movement モ デ ル を import す る こ と で の floating drift computing が may で あ る こ と を confirm し た. Security に masato わ る subject と し て damage zone picture with す を る car struck the deck model の mandatory move 揺 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line い, conflict や reef に よ っ て out た openings of か ら fluid が outflow and inflow し て い る others child が computing に よ っ て o め ら れ area painting に か か る flow physical が high-precision に o め ら れ る こ と を confirm し た. Two phase flow へ の company, zhang に masato し て は empty 気 particle し を configuration, sound や タ イ ム ス テ ッ プ を - え る こ と で and closing じ 込 め ら れ て い る empty 気 の performance が may で あ る か 検 line card を っ た. の results of this research, dozen ち 込 み や deck crown water を high-precision に to す る こ と が may に な り, ま た area painting へ の flooding, outflow な ど の excitation し い flow れ も high-precision に to す る こ と が may に な っ た.

项目成果

GPUクラスタを用いたMPS法の海水打ち込みを伴う船体動揺シミュレーションの開発

使用 GPU 集群使用 MPS 方法开发海水注入船舶运动模拟

• 发表时间: 2017
• 作者: 河村 昂軌; 小野寺 直幸; 橋本 博公; 松田 秋彦
• 通讯作者: 松田 秋彦

耐航性能シミュレーションのためのGPUクラスタを用いた粒子法の動的負荷分散手法の開発

使用GPU集群的粒子法开发动态载荷分配方法，用于耐波性性能模拟

• 发表时间: 2016
• 作者: 河村 昂軌; 小野寺 直幸
• 通讯作者: 小野寺 直幸

損傷浸水した車両区画の強制動揺シミュレーション

受损和浸水车厢的强制振动模拟

• 发表时间: 2017
• 作者: 河村 昂軌; 橋本 博公; 小野寺 直幸; 谷口 裕樹
• 通讯作者: 谷口 裕樹

並列GPUを用いたMPS法の海水打ち込みシミュレーションの開発

使用并行 GPU 的 MPS 方法开发海水注入模拟

• 发表时间: 2016
• 作者: 河村 昂軌; 小野寺 直幸; 橋本 博公; 松田 秋彦
• 通讯作者: 松田 秋彦

粒子法を用いた複雑形状に対する数値流体解析に関する研究

复杂形状的粒子法计算流体分析研究

• 发表时间: 2016
• 作者: 橋本 博公; 末吉 誠; 河村 昂軌; 宗末 尚大
• 通讯作者: 宗末 尚大