|
本研究の目的は、実海域における船舶の性能予測シミュレーションのために、与えられた海象条件に相当する不規則波を数値的に発生させる手法を開発することである。不規則波は、与えられた周波数スペクトルと方向スペクトルを元にして、異なる周波数の規則波を重ね合わせることで発生させる。CFD手法においては、計算領域における境界条件として、波高及び速度、圧力を与えることになる。計算された波場に対して統計処理を行うことにより、発生した波の特性を求め、モデルの妥当性を検証する。さらに、不規則波中における船舶性能評価のために、船体まわりに生成した計算格子と波浪場の計算格子をオーバーラップさせて扱う重合格子法を用いて船舶の不規則波中航行シミュレーションを行う。
今年度は、前年度までに開発した波浪モデリング技術、および船体回りの流れを重合格子法で解析する技術を統合することで、不規則波中の船舶航行シミュレーション手法の開発を行った。
まず、船体まわりの自由表面粘性流れ計算プログラムに船体運動モデルを組み込んだ。すなわち、各時間ステップにおいて船体に働く流体力を計算し、それを外力として船体の運動方程式を解いて、船体の位置と姿勢の変化を求める。さらに、新たな位置と姿勢に対応するように船体まわりの計算格子を移動させる。船体から離れた領域は、船体まわりの格子とは別の格子ブロックによって分割されており、この格子における境界条件として波浪の発生条件を与える。これら二つの格子ブロックが重合格子法によって相互に情報を交換することで、不規則波浪中を運動しながら航行する船舶まわりの流れのシミュレーション法として機能する。
本手法を用いた船舶の実海域性能の高精度評価により、低燃費の船舶設計が効率化し、海上輸送における地球温暖化対策に貢献することが期待される。
|
