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Development of data-assimilation system for flow around ships by means of EnTKF and RaNS

利用EnTKF和RaNS开发船舶周围流数据同化系统

基本信息

批准号：
22K04567
负责人：
坂本信晶
金额：
$ 2.58万
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 Scientific Research (C)
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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04567/
关键词：
EnKF RaNS 乱流モデルデータ同化 EnTKF 船体周り流場

项目摘要

本研究の目的は、船舶流体力学におけるCFD計算に使用する乱流モデルに注目し、そのモデルパラメターを、水槽試験結果を援用したデータ同化によりチューニングすることで、船体周り流場の高精度推定を達成することである。2022年度は、データ同化に使用するアルゴリズムの選定、そのCFDソルバーとの統合、および開発したデータ同化システムの基礎検証を行った。データ同化アルゴリズムには、先行研究の文献調査からEnsemble Kalman Filter (EnKF)を選び、そのプログラムを開発した。なお、EnKFは比較的容易にEnTKFに拡張可能である。開発したEnKFコードは、海上技術安全研究所で開発している船舶用CFDソルバー"NAGISA"と、EnKFコードをwrapperとして統合した。開発したデータ同化システムの基礎検証は、1) 2次元平板に発達する乱流境界層を対象とした双子実験による1方程式・2方程式乱流モデルパラメターの同定、2) 2次元翼後縁に発生する剥離渦を対象とした、風洞試験結果を用いた2方程式乱流モデルパラメターの同定　を通じて行った。1)では、SAモデル中の5パラメター(Kato&Obayashi 2013と同様)、k-omega SSTモデル中の1~4パラメターを、5断面１５０点の双子実験流速データを参照として、EnKFで同定した。その結果、例えばSAモデルでは40 Ensemble memberを用いた100回のfilteringで、元パラメター値を十分に再現することを確認した。2)では、k-omega SSTモデル中の１パラメターを、２断面22点の主流速データを用いてEnKFにより同定した。同定後のパラメターは元パラメターに比べ後縁剥離をよく再現するようになったが、同定対象とするパラメターの選定等について引き続き検討が必要である。

In this study, the purpose of this study, the ship hydrodynamics CFD calculation, the use of high-precision presumption of the flow field around the ship, the high-precision presumption of the flow field around the ship, and the high-precision presumption of the flow field around the ship. In the year 2022, the year 2022 will be completed through the selection of financial data, the integration of CFD data, and the establishment of a successful assimilation system. We should first study the literature, select the Ensemble Kalman Filter (EnKF), and then start the training program. It is easier to compare with EnKF than by EnTKF. The EnKF and the Institute of Maritime Technology and Safety will open the "NAGISA" for CFD and EnKF for ships, and the wrapper integrated system for ships. In this paper, we use the two-dimensional flat plate to achieve the level of turbulence, 1) two-dimensional flat plate to achieve the level of turbulence, equation 2, equation 1, equation 2, and so on. 1) the same as Kato&Obayashi 2013 in SA, k-omega SST in 1, 4 in k-omega SST, Gemini in 5, flow rate in reference, EnKF in the same direction. The results show that, for example, if you SA your filtering for 40 minutes, you will need to check your filtering for 10 minutes before you can confirm your error. 2) the main velocity of flow at section 1 and section 2 at 22:00 in k-omega SST and EnKF is the same as that in other sections. After the same decision, you can see that you need to know if you want to make a decision, and then you can see that you have selected something.