大型弾性浮体の波浪応答に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650560
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 堺 茂樹 岩手大学, 工学部, 助教授 (80091643)
• Keywords: 大型弾性浮体 / 波浪応答 / 津波 / 不規則波 / 時刻歴解析 / FEM / BEM / 模型実験

Research Abstract

申請者の従来の計算手法を、不規則波及び孤立波など非周期波に対する大型弾性浮体の波浪応答解析に適用できるよう、造波境界条件及び開境界条件等を改良し、任意波浪場での時刻歴解析を可能にした。
不規則波に関する計算結果は、開水域から浮体下への伝達特性は周波数に依存しており、各周波数成分の伝達特性は同一周波数を有する規則波の伝達特性にほぼ一致していることを示している。
孤立波での計算では、浮体下への波高伝達率及び浮体下での波速は、浮体の剛性以外に、孤立波の非線形性のパラメータである水深波高比などに依存していることが明らかとなった。さらに、浮体の剛性あるいは水深波高比等がある限界を越える場合、浮体下での孤立波が分裂し、浮体長が長い場合には多数の分裂波が規則波のように伝播することが見いだされた。これはいわゆるソリトン分裂であり、分裂の発生条件及び分裂の規模は、孤立波の非線形性を増大させる要素である浮体の剛性及び水深波高比に依存している。また、分裂が生じない場合には、孤立波によって生じる浮体の曲げモーメントは孤立波の波形形状のためトップテンションの曲げモーメントが支配的であるのに対し、分裂が発生した場合はボトムテンションのモーメントもほぼ同一の値となる。大型浮体の津波対策としては、津波波形の形状からトップテンションの曲げに対応するために構造物上部の補強が考えられるが、孤立波分裂が生じた場合には上部と同様下部の補強も必要となり、本研究での浮体下での孤立波分裂に関する知見は、浮体構造設計上きわめて重要である。
数値計算で得られた結果を検証するため、ポリエチレン板及びポリプロピレン板を用いた模型実験を行い、上述した不規則波及び孤立波での計算結果が実験結果ときわめてよく一致していることを確認した。

Research Products

• [Publications] X.D.Liu and S.Sakai: "BE-FE Combined Method For Aralysis on the Dynamic Response of Large-Scale Floating Structure to Random Waves" Proc.of 16^<th> Int'l Conf.or OMAE,ASME. V1. 203-209 (1997)
• [Publications] 芋田功司・影佐拓也・堺茂樹: "孤立波による弾性浮体の変形に関する実験的研究" 土木学会平成9年度東北支部技術研究発表会講演概要. II-86 (1998)