大振幅波浪中での船舶の強非線形挙動に関する数値計算法の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450403
• 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): 岩下 英嗣 広島大学, 工学研究科, 助教授 (60223393) ; 経塚 雄策 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (80177948) ; 胡 長洪 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (20274532) ; 高木 健 大阪大学, 工学研究科, 助教授 (90183433)
• Keywords: 非線形問題 / 大振幅波浪 / 数値流体力学 / CIP法 / 砕波 / 波浪衝撃 / 時間領域

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)昨年度までに開発したCIP(Constrained Interpolated Profile)法の妥当性を確認するために,孤立波が水上プラットフォームに衝突する波浪衝撃の実験結果およびVOF法による計算結果と,CIP法による計算結果を比較した。それによって,衝撃圧力,それの積分値である流体力の時刻歴が,新しく開発した計算法によって高精度に推定できていることを明らかにした。
2)次にプランジャー型あるいはフラップ型造波機を備えた,いわゆる数値水槽を構築した。その際,計算領域全体の質量保存を完全に満たすために,密度関数逆算法によって剛体の境界面を精度良く追跡する方法を提案し,造波機によって発生した波,造波機に働く流体力ともに,実験結果と良く一致していることを示した。
3)構築した数値水槽を用いて,大振幅波浪中での浮体の動揺について数値シミュレーションを行った。計算例として,凸型浮体へ大振幅波浪が入射する場合を考え,波の打ち込みや越波を伴う場合でも計算が破綻することなく計算でき,しかも波による漂流力や衝撃力も問題なく推定できていることを確認した。
4)時間領域3次元グリーン関数法を用いたbody nonlinear計算法を船首部にフレアを有する実用船型に適用し,波浪中抵抗増加の計算値に対するフレアの影響を評価できることを示した。これらの結果は,水槽実験の結果とよく対応していることを確認した。

Research Products

• [Publications] 胡 長洪, 柏木 正, 桃木 勉: "CIP法を用いた波浪構造物衝撃現象の数値解析"第15回計算力学講演会講演論文集. 433-434 (2002)
• [Publications] T.Momoki, M.Kashiwagi, C.Hu: "CFD Simulations of Nonlinear Waves and Interactions with a Structure"Proceedings of Techno-Ocean 2002 International Conference. (CD-ROM). T-H-2 (2002)
• [Publications] 桃木 勉, 柏木 正, 胡 長洪: "水波と海洋構造物の強非線形相互作用に関する数値計算法"西部造船会会報. 第107号(印刷中). (2003)
• [Publications] 片岡史朗, 岩下英嗣: "非定常波動場に及ぼす船体非線形影響に関する研究"西部造船会会報. 第103号. 123-134 (2001)