超大型浮体構造物の流力弾性挙動解析プログラム開発に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07751022
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 馬 寧 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (30251755)
• Keywords: 流力弾性 / モード合成法 / 相互干渉 / 境界要素法 / 短波頂不規則波 / 短期予測

Research Abstract

沖合設置を前提に計画・建造されようとしている超大型浮体構造物の安全性評価の一手法を確立させることを目的に、本研究で超大型浮体構造物の波浪中流力弾性挙動の解析プログラムの開発を以下の5ステップにより実施した。
1.流力弾性に関する既存理論を調査し、数値計算に利用でき且つ拡張性に優れると思われるモード合成法を超大型浮体構造物の波浪中流力弾性挙動の線形応答解析に適用し、ドライモードウェットモードの利幣を考えて解析対象に応じて使い分けが可能となるようにプログラムを構築した。
2.規則波中浮体に働く周波数依存の付加質量力、造波減衰力、波強制力を境界要素法の一つである3次元パネル法により解析した。その際要素浮体間の流体力学的相互干渉は当然の事ながら、流体力に及ぼす弾性体の変形も考慮した。数値計算では、数Km規模に及ぶという超大型浮体構造物の特徴を考え浮体の面対称性を利用するなど数値計算の効率化・合理化を図りながら数値計算コードを開発した。
3.数値計算法の妥当性を検証する為の水槽実験を実施し、通常造波できる周波数領域の他、実用上重要と思われる短波長域についても加振実験により検証した。その結果開発プログラムは波周波数の広範囲に亙って良い精度を有していることが判った。
4.開発プログラムを浮体式海上空港の波浪中弾性応答解析に適用し、空港機能上重要な上下撓み及び曲げモーメントの周波数応答関数を計算した。また構造様式や剛性の異なった各種浮体について応答を計算しこれらの影響要因を考察することができた。
5.実海域を想定し、短波頂不規則波中の浮体の流力弾性応答系統値の短期予測プログラムを作成し、入射波の方向分布、エネルギースペクトル等の影響要因を考察した。
以上のように、本研究したプログラムは流力弾性を考慮し超大型浮体構造物の波浪中線形応答の推定が可能となり、また様々な波浪条件に対応でき、実海域での検討の目処が立ったと言える。

Research Products

• [Publications] 馬 寧(他1名): "長寿命型浮体式海上空港の波浪中応答特性 第1報基本構想および弾性応答の検討" 日本造船学会論文集. 177. 219〜230 (1995)
• [Publications] 馬 寧: "超大型浮体式海洋構造物の弾性応答について" 第13回海洋工学シンポジウム. 1. 177〜184 (1995)
• [Publications] N.Ma(他1名): "Deflection of a multiplemodule long offshore structure in directional spectrum waves" Proc. of the 6th PRADS. 1. 254-265 (1995)
• [Publications] 馬 寧(他2名): "長寿命型浮体式海上空港の波浪中応答特性 第2報 向かい波中の運動及び弾性応答について" 日本造船学会論文集. 178. 225-236 (1995)
• [Publications] 馬 寧(他3名): "長寿命型浮体式海上空港の波浪中応答特性 第3報 短波長域の応答及び姿勢制御の試み(予定)" 日本造船学会論文集. 179. (1996)