低速横移動する船体に働く流体力及び周囲の流場に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650900
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 戸田 保幸 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20172166)
• キーワード: 低速横移動 / 港内操船 / タグ操船 / CFD / 過渡竜体力 / 付加質量簡易推定式 / 浅水域

研究概要

港内での低速操船時の運動についてタグボートなどで横方向に移動する場合について、昨年度までに開発した船体周囲の流れをCFDにより解析するプログラムを用いて昨年の3次元平板に続いてWigley船型について計算を行い実用船型の計算に近い計算が可能となった。また流れ場や流体力の詳細な解析を行った。さらに浅水域の計算が可能となるようにプログラムを改良し、Wigley船型につき計算を行った。浅水域では流体力が非常に大きくなるだけでなく、過渡的影響の続く時間が長いことも明らかになった。これらの流体力を運動開始からの履歴の影響を含んだ形でモデル化するため、運動開始からの距離と流速を積分した循環に相当するもので整理したところ、加速度の大きさに関係なく整理できることが明らかになった。また昨年作成した小型の質量の軽い移動装置を用い、Wigley船型についてさまざまな水深において実験を行い、過渡的な横力の特性を調査した。実験とCFDの結果はよく対応し、開発したプログラムによってさまざまな条件下の船体横移動中の流体力を推定可能であることが明らかとなった。CFDの結果から水深の影響の大きく現れる原因について調査するために、さまざまな可視化を行い運動開始からの渦の成長が流体力に大きな影響を及ぼしていることが明らかとなった。また昨年提案した付加質量算式をさまざまな船型に適用し、非粘性計算の結果と比較し簡易推定式の有効性を調査し、昨年調査した範囲より大きな範囲で有効であることを確かめた。

研究成果

• [文献書誌] Yun-Sok Lee, Hiroyuki Sadakane, Yasuyuki Toda: "The Simplified Formulas to Predict Added Mass and Added Moment of Inertia of Ships in Shallow Water"Proc. of Asia Pacific Marine Hydrodynamics. 103-108 (2002)
• [文献書誌] Yasuyuki Toda, Yun-Sok Lee, Hiroyuki Sadakane: "Numerical Investigations of Hydrodynamic Forces Acting on a Ship Hull under Lateral Low Speed Motion"Proc. of Asia Pacific Marine Hydrodynamics. 109-114 (2002)
• [文献書誌] Yasuyuki Toda, Yun-Sok Lee, Hiroyuki Sadakane: "Numerical Investigations of Hydrodynamic Forces Acting on a Ship Hull under Lateral Low Speed Motion"関西造船協会論文集. 238号. 77-83 (2002)
• [文献書誌] 李允石, 戸田保幸, 定兼廣行: "低速横移動下の船体に働く流体力に関する研究-IV-3次元CFD法を用いた浅水域の計算"日本航海学会論文集. 108号. (2003)