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海水打ち込み・青波と浮体動揺の連成挙動に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15360468
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 船舶海洋工学
研究機関九州大学

研究代表者

柏木 正  九州大学, 応用力学研究所, 教授 (00161026)

研究分担者 胡 長洪  九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (20274532)
末吉 誠  九州大学, 応用力学研究所, 助手 (80380533)
中村 昌彦  九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (40155859)
高木 健  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90183433)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
9,200千円 (直接経費: 9,200千円)
2005年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2004年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2003年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
キーワード海水打ち込み / 青波 / 砕波 / 空気巻き込み / 波浪衝撃 / CIP法 / 数値流体力学 / MPS法
研究概要

平成15年度から平成17年度までの研究実績の概要は以下のとおりである。
1)CIP(Constrained Interpolated Profile)法をベースとして,水波と浮体の強非線形相互作用を解析するための計算プログラム(RIAM-CMEN : Computation Method for Extremely Nonlinear hydrodynamicsと名付けた)を作成し,その検証を行ってきた。基本的なダム崩壊問題を例にとり,界面捕捉法の妥当性,流体の圧縮性や表面張力の影響などを詳細に調べた後,アクリルで製作した水槽を使って衝撃圧の時刻歴を計測し計算結果と比較した。さらに,2次元浮体模型を用い,甲板上へ水が打ち込む場合の浮体動揺の計測を行い,対応する数値計算結果と比較した。結果は概ね良好であったが,圧力積分の方法などに問題が残っていることを示唆しており,今後更なる研究が必要である。
2)波浪中を動揺しながら前進する船の甲板上へ波が打ち込むという実際に近い3次元計算が行えるように計算プログラムを拡張・開発し,その計算例を示した。また模型船を製作して,大振幅波中での打ち込み水・青波による圧力ならびに船体運動を計測した。フルード数はFn=0.0,0.15,0.20の3種類,波長はλ/L=0.75,1.0,1.25の3種類を選び,波浪中での動揺(surge, heave, pitch)を固定した場合,自由とした場合の2状態に対して計測を行った。さらにそれぞれの実験を高速ビデオで撮影した。これらに対応する数値計算を実行し,実験結果と比較した。
3)MPS(Moving Particle Semi-implicit method)法も強非線形の流体力学的問題に有効な方法であるので,実験値との比較を通じて計算結果の妥当性について検証を行った。比較対象として,タンク内のスロッシング問題,海水打ち込みを伴う波浪中での2次元浮体の動揺を取り上げ,圧力の計算法などに改良を加えた。粒子数を増やすと計算精度は良くなるが,計算時間が急激に増大することを解決するために,計算プログラムの並列化を行い,CPU数と計算時間の短縮率の関係がほぼ設計どおりであることを確認した。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (32件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] CIP 法による強非線形自由表面問題の数値シミュレーション2006

    • 著者名/発表者名
      胡 長洪 et al.
    • 雑誌名

      第55回理論応用力学講演会講演論文集

      ページ: 285-286

    • NAID

      130005020281

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] CIP法による強非線形自由表面問題の数値シミュレーション2006

    • 著者名/発表者名
      胡 長洪, 柏木 正
    • 雑誌名

      第55回理論応用力学講演会講演論文集

      ページ: 285-286

    • NAID

      130005020281

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A Particle Method for Impulsive Loads Caused by Violent Sloshing2005

    • 著者名/発表者名
      Sueyoshi, M et al.
    • 雑誌名

      Proc. of 20th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies (Spitsbergen, Norway)

      ページ: 239-242

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 3-D Numerical Simulation of Freely Moving Floating Body by CIP Method2005

    • 著者名/発表者名
      Hu, C-H et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of 15th International Offshore and Polar Engineering Conference (Seoul, Korea) Vol. 3

      ページ: 674-679

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Particle Method for Impulsive Loads Caused by Violent Sloshing2005

    • 著者名/発表者名
      M.Sueyoshi et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 20th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies (Spitsbergen, Norway)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 3-D Numerical Simulation of Water-Entry Problem by CIP based Cartesian Grid Method2005

    • 著者名/発表者名
      C-H.Hu et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 20th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies (Spitsbergen, Norway)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Violent Sloshing by CIP method with Experimental Validation2005

    • 著者名/発表者名
      Z.Kishev et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 15th International Offshore and Polar Engineering Conference (Seoul, Korea) Vol.3

      ページ: 274-281

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 3-D Numerical Simulation of Freely Moving Floating Body by CIP Method2005

    • 著者名/発表者名
      C-H.Hu et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 15th International Offshore and Polar Engineering Conference (Seoul, Korea) Vol.3

      ページ: 674-679

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Recent Progress in CIP Method for Strongly Nonlinear Ship-Wave Interactions2005

    • 著者名/発表者名
      C-H.Hu et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 4th International Workshop on Ship Hydrodynamics (IWASH '05) (Shanghai, China)

      ページ: 41-47

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 3-D Computation of Ship-Wave Interaction by CIP/Cartesian Grid Method2005

    • 著者名/発表者名
      C-H.Hu et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th Numerical Towing Tank Symposium NuTTS '05) (Varna, Bulgaria)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 3-D Numerical Simulation of Water-Entry Problem by CIP based Cartesian Grid Method2005

    • 著者名/発表者名
      Hu, C-H, Faltinsen, O., Kashiwagi, M.
    • 雑誌名

      Proc.of 20th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies (Spitsbergen, Norway)

      ページ: 95-98

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A Particle Method for Impulsive Loads Caused by Violent Sloshing2005

    • 著者名/発表者名
      Sueyoshi, M, Kishev, Z., Kashiwagi, M.
    • 雑誌名

      Proc.of 20th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies (Spitsbergen, Norway)

      ページ: 239-242

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 3-D Numerical Simulation of Freely Moving Floating Body by CIP Method2005

    • 著者名/発表者名
      Hu, C-H, Faltinsen, O., Kashiwagi, M.
    • 雑誌名

      Proc.of 15th International Offshore and Polar Engineering Conference (Seoul, Korea) Vol.3

      ページ: 674-679

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Recent Progress in CIP Method for Strongly Nonlinear Ship-Wave Interactions2005

    • 著者名/発表者名
      Hu, C-H, Kashiwagi, M., Faltinsen, O.
    • 雑誌名

      Proc.of 4th International Workshop on Ship Hydrodynamics (IWASH '05) (Shanghai, China)

      ページ: 41-47

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 3-D Computation of Ship-Wave Interaction by CIP/Cartesian Grid Method2005

    • 著者名/発表者名
      Hu, C-H, Kashiwagi, M., Faltinsen, O.
    • 雑誌名

      Proc.of 8th Numerical Towing Tank Symposium (NuTTS '05) (Varna, Bulgaria)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A Particle Method for Impulsive Loads Caused by Violent Sloshing2005

    • 著者名/発表者名
      Sueyoshi, M., Kishv, Z., Kashiwagi, M.
    • 雑誌名

      Proc.of 20th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies (Spitsbergen, Norway) (発表予定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Recent Research on Seakeeping Problems at RIAM, Kyushu University2004

    • 著者名/発表者名
      Kashiwagi, M.
    • 雑誌名

      Proc. of 1st MARIN-NMRI Workshop (Tokyo, Japan)

      ページ: 22-35

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A CIP Method for Numerical Simulations of Violent Free Surface Flows2004

    • 著者名/発表者名
      Hu, C-H et al.
    • 雑誌名

      Journal of Marine Science and Technology Vol. 9 No. 4

      ページ: 143-157

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Application of CIP Method to Numerical Simulations of Extreme Wave-Body Interactions2004

    • 著者名/発表者名
      C-H.Hu et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 53rd Conference on Theoretical Applied Mechanics

      ページ: 133-134

    • NAID

      130005020139

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Violent Sloshing by CIP Method2004

    • 著者名/発表者名
      C-H.Hu et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 19th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies (Cortona, Italy)

      ページ: 67-70

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental Simulation of Violent Sloshing and Numerical Computations2004

    • 著者名/発表者名
      Z.Kishev et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2nd Asia-Pacific Workshop on Marine Hydrodynamics (Busan)

      ページ: 311-314

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A CIP Method for Numerical Simulations of Violent Free Surface Flows2004

    • 著者名/発表者名
      C-H.Hu et al.
    • 雑誌名

      Journal of Marine Science and Technology Vol.9,No.4

      ページ: 143-157

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Violent Sloshing by CIP Method2004

    • 著者名/発表者名
      Hu, C., Kashiwagi, M., Kishev, Z.
    • 雑誌名

      Proc.of 19th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies (Cortona, Italy)

      ページ: 67-70

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental Simulation of Violent Sloshing and Numerical Computations2004

    • 著者名/発表者名
      Kishev, Z., Hu, C., Kashiwagi, M.
    • 雑誌名

      Proc.of 2nd Asia-Pacific Workshop on Marine Hydrodynamics (Busan)

      ページ: 311-314

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Recent Research on Seakeeping Problems at RIAM. Kyushu University2004

    • 著者名/発表者名
      Kashiwagi, M.
    • 雑誌名

      Proc.of 1st MARIN-NMRI Workshop (Tokyo, Japan)

      ページ: 22-35

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A CIP Method for Numerical Simulations of Violent Free Surface Flows2004

    • 著者名/発表者名
      Hu, C., Kashiwagi, M.
    • 雑誌名

      Journal of Marine Science and Technology Vol.9,No.4

      ページ: 143-157

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Numerical simulation of extreme motions of a floating body by MPS method2004

    • 著者名/発表者名
      Sueyoshi, M.
    • 雑誌名

      Proc.of Joint Int.Conf.of OCEANS'04 and TECHNO-OCEAN'04

      ページ: 566-572

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of CFD Simulation Method for Extreme Wave-Body Interactions2003

    • 著者名/発表者名
      Hu, C-H et al.
    • 雑誌名

      Proc. of 8th International Conference on Numerical Ship Hydrodynamics (Busan, Korea) Vol. 2

      ページ: 50-57

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 2-D and 3-D Numerical Simulations of Dam Breaking by CIP Method2003

    • 著者名/発表者名
      C-H.Hu et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17th Ocean Engineering Symposium

      ページ: 321-325

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Strongly-Nonlinear Wave-Body Interactions by CIP Method2003

    • 著者名/発表者名
      C-H.Hu et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of 2003 Annual Meeting of Japan Soc.of Mech.Engineers (Tokushima Univ.) Vol.1

      ページ: 5-6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of CFD Simulation Method for Extreme Wave-Body Interactions2003

    • 著者名/発表者名
      C-H.Hu et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th International Conference on Numerical Ship Hydrodynamics (Busan, Korea) Vol.2

      ページ: 50-57

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical Accuracy in Computations of Wave-Impact Phenomena by CIP Method2003

    • 著者名/発表者名
      C-H.Hu et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 16th Computational Mechanics Conference (Kobe Univ.)

      ページ: 219-220

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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