1997 Fiscal Year Annual Research Report
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08455473
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| Research Institution | HIROSHIMA UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
茂里 一紘 広島大学, 工学部, 教授 (90011171)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
二宮 伸治 広島大学, 工学部, 助手 (60237774)
徐 ちー 広島大学, 工学部, 講師 (20274128)
土井 康明 広島大学, 工学部, 助教授 (10134454)
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| Keywords | 気液界面 / 乱れ / 波崩れ / Sub-breaking wave / 渦流れ / LES |
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| Research Abstract |
本研究では,波崩れを気液界面における乱流現象と考え、波崩れ発生初期の現象に着目し、その前兆現象である渦流れの発生機構を数値シミュレーションにより明らかにした。さらに、波面に乱れを伴うsubbreaking waveの数値シミュレーションを行い、気液界面における乱れと波崩れ現象を明らかにした。
まず、水面貫通柱状模型を用いて気液界面流れの観察を行い、水面貫通物体の先端まわりには、波面に乱れを伴うsub-breaking waveが存在することを示した。続いて、気液界面上の力学的条件としてせん断力をゼロとする条件を課すことにより生じる渦度と波面曲率の関連を数値シミュレーションにより解析するとともに、水面貫通物体の先端まわりの気液界面渦流れの構造を明らかにし、これまで水波の数値シミュレーションに用いられてきた自由表面条件では気液界面の渦度を十分に計算できず、実際にはない急唆な波形を模擬することを示した。また、肥瘠度と水面貫通物体の先端まわりの渦流れの関連を示した。
次にsub-breaking waveを直接計算するためのLarge Eddy Simulationによる解法を開発し、数値シミュレーションにより乱流場の構造を示すとともに、水面貫通物体の肩近傍の気液界面で発生する剥離流れのシミュレーションを行い、水面貫通物体の先端まわりに発生する渦流れとの関連を検討した。
以上のように、本研究は、水面貫通物体の先端まわりの流場解析を行うための計算法を開発し、数値シミュレーションにより気液界面渦流れと乱れの研究を行い、波崩れのメカニズム解明に重要な知見を与えた。
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[Publications] Y.Dei: "Vorticity Generation on the Curved Free Surface around Bow" Proceedings of CFD symp.for Free-Surface Flows. 43-52 (1996)
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[Publications] U.C.Jeong: "Numerical Study of Separated Flows on the Free Surface around Strats" The Third Korea-Japan Joint Workshop on Ship and Marine Hydro dynamics. 301-308 (1996)
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[Publications] U.C.Jeong: "Turbulence on the Free Surface around Bow" Second Workshop on Hull Form Design & Flow Phenomena. 193-209 (1996)
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[Publications] U.J.Jeong: "Numerical Investigation on the Turbulent and Vortical Flows beneath the Free Surface Around Strats" Twenty-First Symposium on Naral Hydrodynamics. 794-809 (1997)
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[Publications] K.Mori: "Turbulent Flow Simulation of Sub Breaking Wave" Proc.of the 1997 ASME Fluids Engineering Division. FEDSM97-3392 (1997)
