潮流と波浪の共存場における複数浮体の流体力学的相互干渉

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05650949
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鮑 偉光 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (90238220)
• 研究分担者: 木下 健 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (70107366)
• キーワード: 波漂流減衰力 / 波漂流力 / 長周期運動 / 非線性波力

研究概要

海洋構造物の大多数は複数の直立柱から成り立っており、波浪と潮流の海洋環境下におかれる。構造に働く波浪と潮流による流体力を推定するために、波浪と潮流との干渉と共に複数の柱体間の干渉を考慮する必要がある。波浪と潮流による波漂流力が得られると、不規則波中係留浮体にとって大変重要な長周期運動の波漂流減衰力を求めることができる。本研究ではこの問題を潮流を微小流速と仮定して、潮流影響の大きさと複数柱体での近傍の干渉波の重要性等の問題を調べる。研究の成果は次の通りである。
1.波浪と潮流中に固定された、または動揺を許された複数円柱体の流体力学的干渉を考慮する数学モデルを完成し、準解析解を得て、計算のプログラムを開発した。潮流速、波周期、波向、柱体数配置等を変化させて、一次、二次の流体力を計算することができる。
2.理論と計算結果を検証するために水槽実験を行った。計算の結果は実験結果と非常に良く一致した。
3.潮流による定常撹乱流は二次の流体力(波漂流力とか波漂流減衰力とか)に大きな影響があることがわかった。
4.浮体によって反射された局部波の影響を考慮しなければならないことがわかった。
5.浮体動揺のresonanceは二次の流体力に大きな影響があることがわかった。
6.ある周波数と波高(Kc数)の範囲で、ポテンシャル理論による波漂流減衰力は長周期運動の減衰力の大部分を占めることがわかった。
今後の重要な課題として、上記数学モデルの浮体形状を任意形状に拡張し、計算プログラムを開発すること、そして任意形状浮体に対して水槽実験を行い理論と計算結果を検証することがあげられる。

研究成果

• [文献書誌] W.Bao: "Hydrodynamic Interaction among an Multiple Circular Cylinders in both Waves and Slow Current" 日本造船学会論文集. 174. 193-203 (1993)
• [文献書誌] W.Bao: "Hydrodynamic Interaction among an Assembly of Circular Cylinders in Both Waves and Slow Current" Proceedings of 2nd Symposium on Nonlinear and Free-Surface Flows.K.Mori. 11-14 (1993)
• [文献書誌] W.Bao: "Hydrodynamic Forces Acting on Multiple Circular Cylinders in both Waves and Slow Current" Proceedings of 13th International Conference on OMAE. Vol・1. 63-72 (1994)
• [文献書誌] W.Bao: "The Reciprocal Relation of Hydrodynamic Forces Acting on Floating Bodies in both Waves and Slow Current" Proceedings of 9th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies. 15-19 (1994)
• [文献書誌] T.Kinoshita: "Wave Drift Damping of Multiple Vertical Cylinders;Prediction and Measurement" Proceedings of International Workshop on Floating Structures in Coastal Zone. 38・1-38・18 (1994)
• [文献書誌] T.Kinoshita: "Hydrodynamic Interaction among Freely Floating Cylinders in both Waves and Slow Current" Proceedings of 3rd Symposium on Nonlinear and Free-Surface Flows. 15-18 (1994)
• [文献書誌] T.Kinoshita: "Interaction of Freely Oscillating Vertical Cylinders with Waves and Slow Current" Proceedings of 10th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies. (1995)
• [文献書誌] T.Kinoshita: "Circular Cylinders Freely Oscillating in both Waves and Slow Current" Proceedings of 5th International Conference of ISOPE. (1995)
• [文献書誌] T.Kinoshita: "Wave Drift Damping Acting on Multiple Circular Cylinder(Model Tests)" 14th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. (1995)