多方向波・流れの共存場を再現可能とする円形型ＣＦＤ　シミュレーション水槽の開発

开发可再现多向波流共存场的圆形CFD模拟水槽

• 批准号: 19J13966
• 负责人: 金平 大河
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J13966/
• 关键词: 粒子法; SPH法; 海洋エネルギー; 数値シミュレーション; 多方向不規則波浪場

近年，国内外問わず，実海域に海洋エネルギー発電装置を設置するプロジェクトが活発化しているが，海洋エネルギー発電技術は多くが研究開発に留まっており，実用化には多くの課題が残されている．特に，近年は発電量増大を目的として，海洋エネルギー発電装置の設置海域が，沿岸からエネルギー賦存量の多い沖合に変化してきている．沿岸に入射してくる波は波峰が揃い，沿海から海岸へ伝播する一方向規則規則波浪場となることが多いが，沖合の波は波峰が揃わず，多方向不規則波浪場となることが多い．しかしながら，海洋エネルギー分野における既往の数値水槽は，（i）一方向波浪場の再現を目的としたものが多く，実海域で現れる多方向波浪場や２波群が交差する２方向波浪場の再現には適用が困難である．また，(ii)海洋波と海洋構造物の相互作用計算や，砕波を伴う強非線形な現象の取り扱いも困難であった．そこで，本研究では上記の問題を解決すべく粒子法を用いた新たな数値水槽モデルの開発に取り組んだ．今年度は，多方向不規則波浪場を再現する造波モデルの開発を行い，実海域の多方向不規則波浪場の再現シミュレーションに取り組んだ．実海域の様々な波浪場（波エネルギーの方向分布が広い多方向波浪場から，一方向から伝播してくる一様規則不規則波浪場）の再現性について，数値流体力学的および統計学的観点から本モデルの妥当性について検証した．そして，結果を取りまとめ，関連学会(海洋開発)の国際会議で発表した．また，再現性・実用問題への適用可能性についてさらなる検証と考察を加えた成果を国際SCI論文で発表した．

近年来，在国内外，项目越来越活跃地在国内外安装海洋能源发电设备，但是许多海洋能源发电技术仅在研发中一直在研究和开发中，并且在实际使用中仍然存在许多挑战。尤其是，近年来，安装海洋能源发电设备的海洋地区一直在从沿海到近海，能量丰富，目的是增加产生的电力。出现在海岸的波浪通常与波峰对齐，并且通常位于从海岸传播到海岸的单向常规波浪场中，但是海上的波浪与波峰并不对齐，并且经常处于多向不规则波浪场中。然而，海洋能场中的许多以前的数值水族馆均旨在再现单向波场，并且很难应用于在实际水域和两个波团相交的真实水域和双向波场中出现的多路波场。此外，（ii）很难计算海浪和海洋结构之间的相互作用，并通过断裂波处理强的非线性现象。因此，在这项研究中，我们使用粒子方法来开发一种新的数值水族馆模型来解决上述问题。今年，我们开发了一个波浪形成模型，该模型再现了多个方向的不规则波场，并在真实水域中进行了多方向不规则波场的模拟。实际水域中各种波场的可重复性（从一个方向从一个方向传播的多向波场均匀的不规则波场具有广泛的波能分布），从计算流体动力学和统计的角度来验证。然后在国际相关学术社会会议（海洋发展）会议上汇编并提出结果。此外，在国际SCI论文中提出了进一步验证和考虑可重复性和适用于实际问题的适用性的结果。

项目成果

エジンバラ大学/マンチェスター大学/オックスフォード大学(英国)

爱丁堡大学/曼彻斯特大学/牛津大学（英国）

Development and experimental validation of a multidirectional circular wave basin using smoothed particle hydrodynamics

• DOI: 10.1080/21664250.2018.1560922
• 发表时间: 2019-01
• 期刊: Coastal Engineering Journal
• 影响因子: 2.4
• 作者: Taiga Kanehira;Hidemi Mutsuda;Y. Doi;N. Taniguchi;S. Draycott;D. Ingram

Numerical Simulation of Multidirectional Waves with Full-Spectrum Using DualSPHysics

使用 DualSPHysics 对全谱多向波进行数值模拟

• 发表时间: 2019
• 作者: 鹿山将;池谷裕二;佐々木拓哉;Taiga Kanehira
• 通讯作者: Taiga Kanehira

Numerical Recreation of the Giant Freak Wave in Two Crossing Wave Systems Using DualSPHysics

使用 DualSPHysics 对两个交叉波系统中的巨型怪波进行数值再现

• 发表时间: 2019
• 作者: Saki Fukuma;Toshinori Shimanouchi;and Yukitaka Kimura;Taiga Kanehira
• 通讯作者: Taiga Kanehira