CFDによる船型運動シミュレーション・コードの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08555242
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 宮田 秀明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70111474)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中武 一明 九州大学, 工学部, 教授 (70037761) ; 久保 昇三 鳥取大学, 工学部, 教授 (10026106) ; 金井 亮浩 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00272378) ; 佐藤 徹 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30282677) ; 藤野 正隆 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10010787)
• Keywords: 自由表面 / 有限体積法 / 移動境界 / ヨット / 船型設計

Research Abstract

船体運動を格子の変形で取り扱う2つのCFDシミュレーションコードの開発を行った。両方共に境界適合格子系の中で有限体積法の技術を用い、水面の変形(船体造波)と船体運動という2つの移動境界に囲まれた流場を解くことにより、圧力場と速度場を時々刻々決定し、船体表面の圧力を積分することにより、すべての力とモーメントを求め、これを運動方程式に与えて船体運動を解く。船体運動は格子変形によって表現する。このように有限体積法による時間発展解法と運動方程式と格子変形を連結する手法である。
1つのシミュレーションコードは、中速半滑走艇用のもので、トリムと沈下を自由にし、計算結果として船体の航走姿勢が得られる。この種の船舶では船首船尾からの波が急峻になり砕波を伴うことも多いことから、自由表面の取扱いに密度関数法を用いている。実用船型の模型実験を実施し、このコードの精度の検証を行ったところ、実用に耐えうるものであることが確認できた。
もう一つのシミュレーションコードは、レース用ヨットを対象とするものなので、6自由度の運動方程式を解き、すべての姿勢変化を求めることができる。自由表面条件は適合格子の移動変形面において満足させる。このコードはCADによる船体設計と連結し、CADとCFDシミュレーションによる最適船型設計法としてまとめている。

Research Products

• [Publications] H.MIYATA, H.ORIHARA: "CFD SIMULATION OF A SEMI-PLANING BOAT IN UNSTEADY MOTION" FAST'97 CONFERENCE PAPERS. VOL.1. 35-41 (1997)
• [Publications] 折原秀夫,宮田秀明: "姿勢変化を伴う半滑走艇のCFDシミュレーション法" 日本造船学会論文集. 182号. 17-29 (1997)
• [Publications] 片岡秀太郎,金井亮浩,宮田秀明: "CFD航走シミュレーションによる帆走艇の設計法(第2報)" 日本造船学会論文集. 182号. 113-120 (1997)
• [Publications] 広嶋文哉,秋元博路,宮田秀明: "CFD航走シミュレーションによる帆走艇の設計法" 日本造船学会論文集. 181号. 25-34 (1997)