低速で航行する船のまわりの波動流場に関する研究

• 研究課題/領域番号: 03650367
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 船舶抵抗・運動性能・計画
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松村 清重 大阪大学, 工学部, 助教授 (10135668)
• 研究期間 (年度): 1991
• 研究課題ステータス: 完了 (1991年度)
• 配分額: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 1991年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 非線形 / 低速造波抵抗理論 / 波線理論 / 摂動法

研究概要

彼の非線形的取扱の1つとして低フル-ド数の場合の低速造波抵抗理論がある。しかし、同じ近似でも波の伝播理論に関係した波線理論がある。前者との違いは自由表面条件の差にあり、波線理論では二重模型まわりの流れと純粋に自由波のみを表す波動流れ分けられる。しかし、波動流れは同次解であるため一意にその大きさを決定するためには何等かの条件を必要とする。本研究は自己相似流れに対する研究を押し進め、摂動論的観点から一般の船に対する新しい低速造波抵抗理論を構築することを目的とする。今年度は半没細長回転楕円体が低速航行する場合の波動流れを求めた。以下に得られた知見を示す。
1、物体近傍の流場(近場)で2重模型まわりの流れを求めた(近場の形式解)。この解は2次元的で、波動を表す項は含まれていない。また水面と物体の交点において対数特異性があり、近似を進めるに連れて特異性が強まることが分かった。
2、近場で波線理論に従い波動流れの一般解を求めた(波動解)。波線理論を適用すると問題は特異な初期値境界値問題となる。このため、船首近傍における漸近解及び水面と物体の交点近傍における級数解を求めれば、大きさは未定だが波動解が得られることが分かった。
3、物体から十分遠方の流場(遠場)での流れを求めた(遠場解)。遠場解は通常の細長体近似に基づき、摂動論的には問題があるが自由表面条件には1/Fn^2の項を残して解析した。その結果、遠場解に含まれる波動項は近場の波動解とマッチングさせることができ、波動流れの大きさが確定できることが分かった。