海洋構造物に加わる粘性流体力に及ぼす自由表面の影響

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07455403
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 小寺山 亘 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (80038562)
• 研究分担者: 山口 悟 九州大学, 応用力学研究所, 助手 (00253542) ; 中村 昌彦 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (40155859)
• キーワード: Viscous Hydrodynamic Force / Offshore Structure / Free Surface Effects

研究概要

水深1300mの海域に設置された100トン級の海洋構造物の流体力について、理論計算・模型実験・実海域実験を行った。模型実験では強制動揺試験・波力試験を行った。強制動揺試験からは各運動モードに対する付加質量係数・減衰力係数を求めた。実験で得た減衰力係数から理論計算による造波減衰力を差し引いて粘性減衰力係数を求めた。
その結果、
(l)前後揺に対する粘性減衰力と前後揺・縦揺の連成粘性減衰力はともに無次元振幅が小さい場合は圧力抵抗成分よりも摩擦成分が大きくなり、その影響で振幅が小さくなるにつれて粘性減衰力係数が急速に大きくなる。
(2)上下揺の粘性減衰力係数は造波減衰力との相互干渉が大きく、無次元振幅だけでなく、無次元周波数の影響をうける。
波力試験から得た粘性減衰力は一般に強制動揺試験から求めたものよりも大きく、これは構造物の体積を水面付近に集中させている今回の供試模型に対しては、波の水粒子運動が水面付近で大きいことによる当然の結果である。
これらの研究成果を基礎として、浮体の運動を計算し、実海域実験で得られた結果と比較して非常に良い一致を得た。このことはこれまで開発してきた海洋構造物の粘性流体力に対する数学モデルが実用的に十分な精度を持っていることを示唆している。

研究成果

• [文献書誌] 星野 邦弘、加藤 俊司、小寺山 亘: "浮体式海洋構造物に加わる流体力の推定法に関する実験的研究" 西部造船会会報. 92号. 117-131 (1996)
• [文献書誌] Changhong Hu,W.Koterayama: "Wave Force on Horizontal Cylinders at Low Keulegan-Capenter and Reynolds Numbers" International Journal of Offshore and Polar Engineering. Vol.6,No.2. 124-130 (1996)
• [文献書誌] 小寺山 亘、中村 昌彦、山口 悟 水岡 浩雄: "沖縄南方の大水深海域に係留された大型浮き漁礁「ニライ号」の実機計測について" TECHNO OCEAN'96. Vol.2. 311-316 (1996)
• [文献書誌] M.Nakamura,H.Kajiwara W.Koterayama: "Model Experiments on Thruster Assisted Mooring System Controlled by H∞ Controller" Proc.of 6th International Offshore and Polar Engineering Conference. Vol.2. 464-468 (1996)
• [文献書誌] W.Koterayama,Hiroo Mizuoka N.Takatsu,T.Ikebuchi: "Field Experiment and Numerical Prediction on Dynamics of a Light Floating Structure Moored in Deep Ocean" Proc.of 7th International Offshore and Polar Engineering Conference. (1997)
• [文献書誌] K.Hoshino,S.kato,W.Koterayama: "Estimation Method of Viscous Forces Acting on Floating Structures" Proc.of 7th International Offshore and Polar Engineering Conference. (1997)