| 研究課題/領域番号 |
16206087
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 独立行政法人海上技術安全研究所 |
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研究代表者 |
冨田 宏 独立行政法人海上技術安全研究所, 海洋開発研究領域, 上席研究員 (60373411)
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| 研究分担者 |
木下 健 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70107366)
山口 一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20166622)
林 昌奎 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (70272515)
川村 隆文 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (80334324)
早稲田 卓爾 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30376488)
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| キーワード | Freak Wave / 異常波浪 / 非線形波動モデル / 数値水槽 / 風波直接シミュレーション |
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| 研究概要 |
海洋において突然出現する巨大波浪(Freak/Rogue Wave)は大型船舶や海洋構造物の重大損傷、中小船舶の喪失を引き起こす極めて危険な現象として近来世界的にその発生機構の解明や発生頻度の推定に関する研究が注目されている。本課題研究においては先ずフリーク波がどのような波として実海域に出現するのかについて既存のデータや海員等の実体験をもとにフリーク波の特異性について共同研究者で議論を行い、共通認識を深めた。
その議論を踏まえてフリーク波にも性状の異なる幾種類かのものが存在し得るとの認識に立ち、2次元的な長い峰を持つ場合、方向性のある短い峰を有する場合に分けて原因の究明を行った。前者についてはうねり等に適用出来ると言われている非線形波動理論、就中、非線形シュレディンガー方程式を基礎とした理論的研究を試み、またストークス波の不安定によって生じるBenjamin-Feir Instabilityといわれる現象について2次元水槽実験ならびにこれをモデル化した完全非線形数値水槽プログラムを構築して両面から巨大波の発生を確認した。この結果は船舶試験水槽における曳航模型船に対する波浪荷重の推定予備実験の入力データとして提供された。数値水槽については今後のさらなる利用に鑑み、長時間かつランダムなスペクトルを有する海面に適用することが出来るようなプログラムの改良を行いつつある。
より一般の方向性を有する巨大波についてはこれを実海域における人工衛星リモートセンシングから確認する必要があるためこれを可能とするデータ解析アルゴリズムの開発を行った。このための実験を水槽に再現されたフリーク波にマイクロ波を放射することによって行い、貴重な検証データを得ることが出来た。さらに散乱データに大きな影響を与える要素である海上風とそれによる表面誘起流れの様子を子細に調べるためにCFD手法に基づく海面での大気-海洋相互作用シミュレーション計算を行うための予備的研究を遂行中である。この種のシミュレーションが本格化すれば100年来の海洋学の未解決な大課題である風波の発生機構にも解決を与えることが可能であると期待される。
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