| 研究概要 |
本研究では大型弾性浮体の波浪応答に関する数値計算法を開発したが,これは流体運動の計算には境界要素法を,浮体の弾性変形解析には有限要素法を用い,浮体と流体との境界面に於ける変位及び圧力の連続性を満足させることによって両計算を接続させ,波浪に対する浮体の弾性応答を計算するものである.造波境界面上で入射波条件を時間ステップ毎に与えることによって数値水槽内に波を発生させ,各時間毎に弾性変形を計算しているため,波浪と浮体の動的な干渉が時間領域で計算される.そのため,線形の範囲内ではあるが,任意の波浪条件での解析が可能である.特に,従来の周波数領域解析では不可能であった孤立波などの非周期波の計算も可能となり,また不規則波に対しても周波数毎の線形重ね合わせなどを用いず,直接計算することができる.
本数値計算法の有効性を検証するため,浮体模型としてポリエチレン板及びポリプロピレン板を用いた実験を行った.規則波,不規則波,孤立波のいずれの場合に於いても,計算結果と実験結果は極めてよく一致しており,有効性が検証された.
孤立波での計算では,浮体の剛性あるいは水深波高比がある限界を超える場合、浮体下での孤立波が分裂し,浮体長が長い場合には多数の分裂波が規則波のように伝播することが見いだされた.これはいわゆるソリトン分裂とは異なり,分裂波が孤立波本体を先行する性質を有している.分裂が生じない場合には、孤立波によって生じる浮体の曲げモーメントは孤立波の波形形状から容易に想像されるように,波峰でのトップテンションの曲げモーメントが支配的であるのに対し、分裂が発生した場合は波谷でのボトムテンションのモーメントの方が上回る場合もある.大型浮体の津波対策に当たって,本研究で得られた浮体下での孤立波分裂に関する知見は、浮体構造設計上きわめて重要である.
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