2010 Fiscal Year Annual Research Report
波浪中大振幅船体運動と船体への衝撃荷重の粒子法による数値解析手法の開発
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22760632
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柴田 和也 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (30462873)
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| Keywords | 海事流体力学 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、流体の大変形・分裂などの流体の非線形現象の解析を得意とする粒子法を用いて、波浪中における大振幅船体運動および船体が海水から受ける衝撃荷重を汎用的にかつ高精度に計算する手法を確立することである。本年度ではこの目的を達成するために、まず船体運動を高効率にかつ高精度に計算するための波の透過境界条件を開発した。具体的には、吸収式造波機の原理を数値計算に応用し、波の透過境界前面部の水位を取得し、線形の進行波として入射波の周波数成分を求め、その情報を基に境界部の粒子を運動させる方法を開発した。開発した境界条件を検証するために、進行波の伝播の計算を2種類の波周期で行った。提案した波の透過境界条件を用いた計算結果を、固定壁の境界条件を用いた場合と、従来手法である高粘性領域によって反射波を抑制する場合と比較した。その結果、固定壁の境界条件を用いた場合では反射波が生じ定在波の状態になったのに対し、本手法の計算結果は高粘性領域を用いた方法と同様に進行波を透過し、反射波を抑制できることが示された。また高粘性領域による手法に比べて計算領域を小さくすることができ計算量と計算時間を削減できることを確認した。本方法により粒子法による水波の計算が従来と比べて高解像度でかつ短時間で実施可能になった。これにより計算領域を船体近傍に絞り込むことができ、粒子法による規則波中の船体運動の計算の実用化に近づけた。これらの成果を学術雑誌2本に投稿し既に掲載されておりまた国内外において3件学会発表した。
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