摂動法の高次解による海洋構造物の非線形現象の解明

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450376
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐野 偉光 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (90238220)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木下 健 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70107366)
• Keywords: 波漂流減衰力 / 長周期運動 / リンギング / スプリンギング

Research Abstract

非線形波力のうちで、差周波数波力である長周期波強制力と和周波数波力であるスプリンギングは、近年の研究で摂動法による二次問題により十分に解析できることが示されつつある。しかし、長周期運動の振幅を大きく左右する波漂流減衰力は前後揺れ、左右揺れに関しては研究されつつあるものの、実験との比較は皆無に等しく、船首揺れについては計算例もない状態で実験に至っては計測法も見当がつかない状態であった。また、高周波の問題では最近、リンギングといわれる過渡的な応答が緊張係留のテンドンに顕著にあらわれ、疲労強度に重大な影響を与える可能性が指摘されている。このリンギングの発生メカニズムは未だに解明されているとは言い難い。摂動法の二次までの解析では説明できず、いくつかのアプローチが提案されている段階である。
本研究では、海洋構造物にとって最も顕著な現象である水平面内モードの長周期運動と鉛直面内モードのリンギングを取上げ、それぞれにとって最も大切な流体力として、波漂流減衰力と三次の高周波の波力を摂動法により解析した。波漂流減衰力については並進運動(前後揺れ、左右揺れ)のみならず回転運動(船首揺れ)についても理論計算、模型実験を行い、結果を比較し、理論の妥当性を検証した。三次の高周波の波力については水深、浮体の喫水、波長等のパラメーターの影響を理論計算により明らかにした。
回転運動の波漂流減衰力の理論計算では積分定理を用いた新しい計算公式を導き、遠方では固有関数の漸近展開近似を利用する新しい高速で高い精度の得られる解法を示した。さらに船首揺れ波漂流減衰力の計測、解析法を全世界で初めて示した。三次の高周波の波力の理論計算では波漂流減衰力の場合と同様な固有関数の漸近展開近似を適用する新しい解法を示した。

Research Products

• [Publications] Takeshi Kinoshita and Weiguang Bao (Ikou Sano): "Third-order wave diffraction by a truncated circular cylinder"Proceedings of International Mechanical Engineers. 214C. 789-800 (2000)
• [Publications] Weiguang Bao (Ikou Sano) and Takeshi Kinoshita: "Wave-drift damping in slow surge-sway-yaw coupling motions of a cylinder array"Journal of Marine Science and Technology. (printing).