| 研究概要 |
申請者は,これまでに計算精度が良く計算時間と記憶容量が少なくて済む境界要素法(BEM)と,砕波などの強非線形現象についても計算が可能なVOF法を双方向に結合した波動場解析モデル(BEM-VOF結合波動場解析モデル)を開発しており,VOF法単独による波動場解析法に比べ大幅な計算時間の短縮が可能であることを確認している.本研究では,BEM-VOF結合波動場解析モデルの結合法の改良および有限要素法(FEM)との結合による波と海底地盤の相互作用解析モデルへの拡張を試みた.
平成17年度の主な研究成果は次のとおりである。
これまでのBEM-VOF結合波動場解析モデルでは,BEMとVOFの結合領域(BEMとVOFが重複した領域)が入射波波長の3割程度である必要があり,不規則波を対象とした計算は困難であった.そこで,結合領域におけるBEMとVOFの水面波形を重み付け平均して一致させ,それと同時に,水面位置の変化に伴う諸量(BEMでは水面のポテンシャルなど,VOFではF値など)の再計算を行うなどの結合法の大幅な改良を行った.これにより結合領域は入射波波長に依存せず,不規則波を対象とした場合においても安定して長時間の計算が可能となった.ついで,適用性の向上を目的にVOF領域の両側にBEMを結合した3領域結合モデルを開発し,入反射共存場や不規則波について計算が可能であることを確認した.また,実用的な問題として直立堤に不規則波が作用する場合の打上げに適用し,打上げの発生頻度等について水槽実験により妥当性を検証した.さらに,構造物と海底地盤の解析に実績のある有限要素法(FEM)を結合し,波の伝播に連動する海底地盤内の圧力変動について計算を行った.計算結果の妥当性を検証するため水槽実験を行い,計算結果が概ね妥当であることを確認した.
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