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1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 並列コンピューティングによる大型船体構造の振動応答解析法に関する研究 — Research on Vibration Analysis using Parallel Computing for Large Ship Structures
安澤 幸隆 ; YASUZAWA Yukitaka
研究期間: 2002-2004
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概要: 従来、船体構造の振動解析は「共振回避設計」を行うための部分構造の固有振動解析が主流であった。しかし、船体各部は様々な固有振動数を持つため、全ての固有振動数を回避することは難しいだけでなく、接水影響で固有振動数が低下し、通常の上逃げによる共振回避が困難な場合もある。そこで、次世代の振動設計は振動応答量を予測して制御する設計を行うべきであると考えられる。減衰の定量化が実現され、応答が精度良く得られるようになれば、応答によっては共振回避する必要がなくなる。そのような周波数応答解析を行うには、全船解析や精度良い大規模構造振動解析が必要であり、膨大な計算量と計算時聞、およびFEMメッシュ作成時間を要する。 本研究ではそこで並列コンピューティングの技術を用いて、分散型計算機により大規模な周波数応答解析を効率よく行う手法を開発した。まず、MPIの通信ライブラリー、WindowsまたはLinuxのOS、Fortranコンパイラー、および高速のネットワークを用いた並列計算機システムを構築し、オフィスで通常使用されているコンピューター環境を利用して大規模な並列構造解析ができることを示した。船体の全船振動解析を行うための、Domain Decomposition before Mesh Generation、すなわち対象構造物の領域分割をまず行った後に有限要素メッシュ生成を行う並列計算用プリ処理の思想を新たに示した。この方法により、メッシュ生成が部分領域毎に行えるため、メッシュ生成に関わる人的作業の並列化も行えるので設計における数値解析が短期間で行える。 また、複数の平板からなる構造に対して領域分割法を用いて、周波数応答解析を並列化して行なうプログラムを開発した。部分領域の境界の適合性を満たすよう、共役勾配法を用いて反復計算を行い、領域境界上の不平衡力を0へ収束させるものである。領域境界には一般に並進と回転の自由度が混在しているため、収束しない場合もあることを示し、前処理によって収束性が大幅に改善されることを示した。また、周波数が高くなるにつれ、収束性が悪化することを明らかにした。 続きを見る
2.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of マルチカラム型波力発電浮体システムの開発に関する研究
安澤 幸隆
研究期間: 2011-2012
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概要: 地球温暖化対策や従来の化石燃料や原子力燃料の枯渇および原発事故によって、海洋再生可能エネルギーの利用が注目されている。われわれは、日本における波力発電の早期実用化を目指して、新型の波力発電浮体システムの開発研究を行なっている。波のパワーが大きい沖合に設置する波力発電システムを考え、実績のあるOWC(振動水柱)ユニットを採用し、さらに耐波性を考慮して、複数の円筒型OWCカラムおよび浮力用カラムが、広いデッキ下に複数連結されたマルチカラム式の波力発電浮体システムを研究することとした。まず、固定された鉛直円筒型OWCカラム単体の規則波中応答特性を実験及び数値解析により調べた。実験では、直径および喫水の異なるOWCカラムを複数製作し、種々の波長の規則波に対する応答すなわち、空気室内圧力、OWC内水位変動、一次変換効率などを調べた。数値解析では、固有関数展開法を用いた領域分割法により、流体(波)と空気室の連成問題を求める周波数応答解析プログラムを作成し計算を行った。計算結果と実験結果は良い一致を示したので、数値解析のみで固定された円筒型OWC単体のエネルギー一次変換性能をほぼ評価することができるようになった。また、我々が開発中の波力発電浮体は、浮力カラムおよびOWCカラムが複数並んでいるのでそれらの相互干渉影響を考慮する必要がある。そこで、2個の固定された円筒型OWCが波の進行方向に直列に並んでいる場合の応答特性について実験を行い、調べた。この結果は平成24年度に数値解析プログラムを開発して計算結果と比較検討する予定である。また、これまで、実験および解析において、タービン部をノズルで置き換えて一次変換性能を評価してきたが、実際には発電用タービンが設置されるので、ウェールズタービンを装着した小型発電機を設計製作した。 続きを見る
3.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 衝撃を受ける構造要素の応答およびエネルギー伝達に関する研究
安澤 幸隆
研究期間: 1987
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4.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 船体タンク壁構造の振動予測法の確立と防振設計法に関する研究 — Research on Estimation Method and Vibration Design of Vibration of Tank Wall Structures in Ships
安澤 幸隆 ; YASUZAWA Yukitaka
研究期間: 2006-2008
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概要: 船体機関室周辺のタンク構造の振動について、その振動特性を実験および数値解析により詳細に検討して明らかにした。特に、損傷や過大振動の原因と考えられる「呼吸モード」振動に焦点をあて実船のタンク構造を模擬した、防とうタンク構造について実験室レベルで強制振動試験によって初めて再現し、数値シミュレーションとの対応を明らかにした。また、呼吸モードを励起するメカニズムについて検討を行った。 続きを見る
5.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 超高速船外板の水中パネルフラッターに関する研究 — Research on dynamic instability of plates in high speed ship structure
安澤 幸隆 ; YASUZAWA Yukitaka
研究期間: 1993-1994
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概要: 船体構造は、主に防撓材と平板パネルの複合構造すなわち防撓板構造で構成されている。また、その防撓構造の大部分は一方向に防撓材を並べた構造様式となっている。また、その防撓構造で構成されている船体外板やタンク構造は、多くの部分が外部流体及び内部流体に接している。 従って、防撓材の剛性や付加水質量効果により、この防撓構造の振動特性は複雑になっており、振動予測が困難である一因となっている。そこで、本研究では、防撓板構造の振動特性を計算するための数値計算コードを作成し、振動特性について詳細に調べ、その特徴について分析を行い以下のことについて明らかにしている。 (1)スティフナとパネルの間の「相対剛性」に着目し、高次モードや接水振動の特徴 (2)面内荷重や初期撓みが振動特性に及ぼす影響 超高速船の外板や、ウォータージェット推進器内の構造は、高速の流体に接している。高速の流体に接していると、静水に比べて付加水質量効果が大きくなり、さらに負の減衰を生ずる効果があることを理論的に明らかにしている。そのため流速がある大きさを越えると動的不安定に陥る可能性があり、その限界流速を把握することは構造安全上重要である。定量的にそれらを把握するために構造部には有限要素法を適用し、流体部には境界要素法を適用して定式化を行い数値解析コードを作成し、計算を行った。特に (1)パネル形状の影響(2)境界条件 などについて振動特性や限界流速の性状を明らかにしている。 続きを見る
6.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 超高速船のウォータージェット推進に伴う振動および損傷に関する研究 — Research on vibration and damages with water-jet propulsion in high speed ships
安澤 幸隆 ; YASUZAWA Yukitaka
研究期間: 1997-1998
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概要: 高速船の推進器に用いられているウォータージェット推進器の構造について調査し、そのダクト内の流速分布を数値解析によって求め、推進器ダクト部分の構造を有限要素を用いてモデル化した。ダクト内を流体が流れているときの振動特性を調べるために、流体部を境界要素を用いて定式化し、一様流速Uを有するポテンシャル流れがダクト構造に接しているときの付加剛性マトリックス、付加粘性マトリックス、付加水質量マトリックスを定式化した。 その結果、付加剛性マトリックスは見かけ上剛性を減らす効果があり、流速の自乗と流体の密度に比例し、付加減衰マトリックスは流速と流体密度に比例しており、付加水質量マトリックスは流体密度に比例するが流体の速度には依存しないことがわかった。これにより、ダクト内の流体の流速に応じて固有振動数が低下して、不安定振動が発生する可能性があることがわかった。 ダクト内は薄板構造でできており、隣接するパネルや対向するパネルと流体を通して連成することがわかった。その連成モードにおける同相モード、反相モード、呼吸モードについて特性を開発した数値解析により明らかにした。数値解析結果の妥当性を実験によって明らかにした。 また、流体部の解析においては速度ポテンシャルの接線方向勾配も利用する新しい連成解析法を本研究によって提案している。 続きを見る
7.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 水中のDropShapeシェルの最終強度と動的応答特性に関する研究
安澤 幸隆
研究期間: 1991
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8.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 動的陽解法による流体・構造連成問題シミュレーションに関する研究 — Research on simulation of fluid-structure interaction problem by dynamic explicit method
安澤 幸隆 ; YASUZAWA Yukitaka
研究期間: 1999-2000
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概要: 本研究では、最初にフレーム構造物に対して有限要素法による仮想仕事率の原理に基づいて動的陽解法の定式化を行い、座屈や飛び移りなどの急激な大変位を伴う問題について数値解析を行った。動的陽解法は、時間増分ステップごとの繰り返し計算を伴わないことと、各自由度に関して独立に変位や速度を計算することができるので、そのために計算のアルゴリズムが単純であることや大行列に伴う大きなメモリー空間を使用する必要がないという利点を有しているが、その一方で、計算が発散しやすく時間増分をかなり小さくする必要がありステップ数が膨大になりがちである。そこで、本研究では時間増分制御の方法を提案してその有効性を示した。この方法では、マススケーリング法や動的緩和法などのような仮想質量や仮想減衰を使用していないので、より実挙動に忠実なシミュレーションを行うことができる。次に板シェル要素を用いた大変形弾塑性解析のための動的陽解法のプログラムを作成し超大変形の問題について実験結果と比較してその有効性を示した。 さらに動的陽解法の自由度ごとに独立であることを生かして、並列計算が生かせる可能性があるのでパラレルコンピューティングについて検討を行った。特に最近有望化されているクラスタコンピュータによる手法について研究を行った。複数台のコンピュータをネットワークで接続して、並列計算ライブラリーMPIなどを使用して並列計算を実施しできるシステムを構築した。数千自由度の構造解析を並列計算で行うときのメモリー使用量およびCPU時間の推定式を作成しその妥当性を確認した。そして大規模な構造解析においては領域分割型共役勾配法が有効であることを示した。最後にメガフロートの波浪中流力弾性問題に対して、並列計算のための定式化を行った。 続きを見る
9.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 接水構造における振動および騒音の予測と防止法の研究 — RESEARCH ON PREDICTION & PREVENTION OF VIBRATION IN STRUCTURES IN CONTACT WITH WATER
安澤 幸隆 ; YASUZAWA Yukitaka
研究期間: 1995-1996
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概要: 海中大型シェル構造物は,将来,LNGなどの海洋資源の貯蔵用構造物,超伝導コイル等の容器そして海洋研究のための住居空間などに利用される可能性がある。これらの構造物はいくつか提案されてはいるものの,実現化のためには,数多くのフィージビリティスタディを行うことが必要である。特に我が国周辺海域では地震が頻繁に発生するので設計において動的特性を十分考慮する必要がある。本研究では,水圧に対して適応性の高い軸対称シェル構造物の振動特性を把握するために,実験及び数値解析を行い,水中の構造物の動特性を明らかにするとともに,我々によって開発された数値解析コードの有効性を確認した。次ページ以降は,それらをまとめたものである。 超高速船の外板などの高速流体に接する平板パネルは動的不安定性に陥る可能性がある。本研究では,数値解析によりダイバージェンスおよびパネルフラッターの限界速度を調べ,平板の境界条件および形状がそれらに及ぼす影響について明らかにした。この限界速度は,パネルの代表寸法(長さ)と非接水時の固有振動数を用いて無次元化した限界速度は,境界条件が変化しても余り変わらないので,設計においては周辺単純支持の平板の無次元化限界流速が一つの限界パラメータとできることが明らかになった。また,流体の速度が大きくなると一般に固有振動数が低下するが,モードによってその効果が異なることも明らかにした。本研究で開発した数値解析コードは,大型ダクトなどの流力弾性による動的不安定性を調べるための手段に拡張できることも明らかにした。 続きを見る