密度の異なる多層流体中での浮体の動揺に関する研究

• Project/Area Number: 14655373
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 海洋工学
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 柏木 正 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (00161026)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 胡 長洪 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (20274532)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2004: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2003: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2002: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 二層流体 / 内部波 / 浮体動揺 / 水槽実験 / 境界要素法 / グリーン関数 / 付加質量・減衰力係数 / 波浪強制力 / 浮体同様

Research Abstract

今年度に行った研究をまとめると下記のとおりである。
1.二次元造波水槽内に,上層をアイソゾール300(パラフィンオイル),下層を水とした二層流体を用意し,造波機で発生させた入射波による浮体の動揺(左右揺,上下揺,横揺)の計測を行った。二層の厚さとして,浮体が上層だけにある場合,浮体が内部界面を貫通している場合の両方について実験を行い,昨年度に開発した数値計算プログラムによる計算結果と比較した。上下揺の同調周波数付近では,計算値の方が計測値より大きいが,二層流による定性的影響に関して,計算値と計測値は良く対応している。
2.数値計算によって,上下層の流体密度の比,および内部界面の上下位置の違いによって,波浪強制力,浮体動揺特性がどのように変化するかを調べた。その結果,波浪中での浮体動揺は,単層流体中での浮体動揺と大きく異なることはなく,同調周波数の値が若干変化する程度であることが分かった。また,浮体が内部界面を貫通している場合の計算とそうでない場合の計算は計算法が少し異なるが,特異な変化をすることなくスムーズで妥当な結果が得られており,計算法の信頼性が確認できた。
3.これらの成果は,日本造船学会海洋工学シンポジウムにて発表し,また各種の国際会議(5,6月開催予定)において発表する予定である。さらに,昨年Journal of Marine Science and Technologyに掲載されたPart-1の論文に引き続き,diffraction問題,浮体動揺を中心としたPart-2の論文を投稿予定で準備している。

Research Products

• [Journal Article] 二層流体における浮体の波浪中動揺について (2005)
  • Author(s): 柏木 正, 和田一機
  • Journal Title: 日本造船学会第18回海洋工学シンポジウム (CD-ROM)
• [Journal Article] Wave-Body Interactions in a Two-Layer Fluid of Finite Water Depth (2005)
  • Author(s): Kashiwagi, M.
  • Journal Title: Proc.of 20th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies(Spitsbergen, Norway) (投稿中)
• [Journal Article] Radiation and Diffraction Problems of a Floating Body in a Two-Layer Fluid of Finite Depth (2004)
  • Author(s): Kashiwagi, M., Ten, I.
  • Journal Title: Proc.of 14th International Offshore and Polar Engineering Conference(Toulon, France) Vol.3 Pages: 366-373
• [Journal Article] Hydrodynamics of a Body Floating in a Two-Layer Fluid of Finite Depth(Part 1 : Radiation Problem) (2004)
  • Author(s): Ten, I., Kashiwagi, M.
  • Journal Title: Journal of Marine Science and Technology Vol.9,No.3 Pages: 127-141
  • NAID: 10014119076
• [Journal Article] Wave Radiation and Diffraction by a Floating Body in a Two-Layer Fluid (2004)
  • Author(s): Kashiwagi, M., Ten, I.
  • Journal Title: Proc.of 6th International Conference on Hydrodynamics(ICHD' 04), Perth, West Australia Pages: 386-389
• [Publications] 柏木 正, 長尾 毅, Igor Ten: "Radiation Problem of a Floating Body in a Two-Layer Fluid of Finite Depth"日本造船学会海洋工学シンポジウム. 297-304 (2003)
• [Publications] Masashi Kashiwagi, Igor Ten: "Radiation and Diffraction Problems of a Floating Body in a Two-Layer Fluid of Finite Depth"Proc.of the 14th ISOPE Conference in Toulon (France). (投稿中). (2004)
• [Publications] Masashi Kashiwagi, Igor Ten: "Hydrodynamic Forces on a Floating Body in a Two-Layer Fluid"九州大学応用力学研究所研究集会「移動境界および界面の流れ解析」. (印刷中). (2004)
• [Publications] Igor Ten, Masashi Kashiwagi: "二層流体中での浮体の動揺に関する研究"応用力学研究所研究集会「自由表面流体力学に関する数理解析」. (印刷中). (2002)
• [Publications] Masashi Kashiwagi, Igor Ten: "Radiation Problem of a Floating Body in a Two-Layer Fluid of Finite Depth"日本造船学会海洋工学シンポジウム. (未定). (2003)