2017 Fiscal Year Annual Research Report
A study on roll motion of a ship in a freak wave focusing on the nonlinearity of waves
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15K18295
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
宝谷 英貴 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (30636808)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | フリーク波 / 2次元模型 / 変調不安定波 / 波の非線形性 / 波形状 / 船体横揺れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、フリーク波のような巨大波が船体の横揺れに及ぼす影響を、波の非線形性の観点から明らかにすることを目的としている。当該年度は以下を実施した。
まず、前年度に実施した2次元模型を用いた、変調不安定波中の船体横揺れ計測実験結果の解析を行った。その結果、船体の横揺れは、変調不安定波の波長や最大波形勾配、つまり巨大波のローカルな形状に大きく影響を受け、非線形な応答を示すことを明らかにした。このような非線形な横揺れ応答の物理を解明するため、境界要素法に基づくfully nonlinearな数値造波水槽（NWT2D）と、空間周期的な造波方法（HOSM-WG）を組み合わせ、水槽での物理実験に相当する数値的検討を行った。しかし、波高が大きくなると、浮体と水面の境界部分で計算が発散してしまう問題が生じた。より安定した計算を実施するため、浮体近傍の水面を適切にスムージングする方法等について、引き続き検討中である。
また、船体横揺れ運動に対し、波形状が大きな影響を及ぼすことから、変調不安定波の形状に関する考察を行った。時間周期的な変調不安定波と空間周期的な変調不安定波の波形は、クレスト高さが最大となる付近で一致するという知見を得た。つまり、従来の水槽実験においては時間周期的な造波が行われてきたが、巨大波（変調不安定波）中の船体横揺れ運動という観点からは、空間周期的な造波を行っても、従来の時間周期的な造波に相当する結果が得られるはずである。また、波形状を考察する上で、水槽実験における波の空間形状を把握するため、ステレオカメラを用いた波形状の計測手法を開発した。
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