海水打ち込み・青波と浮体動揺の連成挙動に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360468
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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): 高木 健 大阪大学, 工学研究科, 助教授 (90183433) ; 中村 昌彦 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (40155859) ; 胡 長洪 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (20274532)
• Keywords: 海水打ち込み / 青波 / 砕波 / 空気巻き込み / 波浪衝撃 / CIP法 / 数値流体力学

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)CIP(Constrained Interpolated Profile)法に基づいた強非線形問題に対する基本計算スキームを確立するために,ダム崩壊を例にとり,メッシュ数,壁面での境界条件の違い,表面張力の影響,流体の圧縮性の影響などを詳細に調べた。アクリルで製作した簡易水槽での実験を行い,壁面における衝撃庄の時刻歴を計測して計算結果と比較した。実験に見られた3次元性に対応させるために,計算コードも2次元問題だけでなく3次元問題にも拡張した。計算結果と実験値はほぼ一致しており,砕波後でも計算は破綻することなく実行できることを実証した。
2)波浪中での船舶甲板上へ入射波が打ち込むという実際に近い3次元問題の計算が行えるように,計算プログラムを拡張・開発し,数値計算例を示した。入射波によって船が運動する場合の計算は,剛体表面の追跡を精度良く行わなければいけないが,空間固定のメッシュと船体固定のメッシュの2つを使い,オイラー角の計算・追跡によって解決する新しい方法を開発した。
3)粒子法を用いた計算についても独自に研究を行った。圧力に関する時刻歴の計算値が激しく変動するという問題点があるが,それに対しては,空間的にほぼ一様分布となる離散化に適した計算点配置を粒子法の計算から得て,その計算点をALE的移動計算点と見なし,補助変数を流体の基礎方程式に従い再度計算するという,補助計算法を示した。
4)界面の追跡をより鮮明に行うことができ,数値拡散を極力小さく抑えるために,保存系CIP法についても2次元スロッシング問題について検討した。非常に有望な結果が得られているので,これを3次元問題へ拡張することが今後の課題である。

Research Products

• [Publications] C.Hu, M.Kashiwagi: "2-D and 3-D Numerical Simulations of Dam Breaking by CIP Method"日本造船学会第17回海洋工学シンポジウム. 321-325 (2003)
• [Publications] C.Hu, M.Kashiwagi: "Development of CFD Simulation Method for Extreme Wave-Body Interactions"Proc. of 8th Intl.Conf. on Numerical Ship Hydrodynamics. Vol.2. 50-57 (2003)
• [Publications] 胡 長洪, 柏木 正: "CIP法による波浪衝撃現象の計算精度について"第15回計算力学講演会講演論文集(神戸大学). 219-220 (2003)
• [Publications] 胡 長洪, 柏木 正: "CIP法を用いた強非線形波・浮体相互作用の数値計算"第53回理論応用力学講演会講演論文集. 133-134 (2004)