浮体式人工島の波浪中における流力弾性的挙動に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455479
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 大楠 丹 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70038537)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柏木 正 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (00161026)
• Keywords: 浮体式人工島 / 膜面の変形

Research Abstract

浮体式人工島の試設計では、水平方向の寸法が数キロメートル、厚さが数メートルの板上の形状が有力な案である。本研究では、この形状の浮体式人工島を水面に浮かぶ一枚の膜としてモデル化し、海洋波の作用による挙動を解析した。なお「膜」は一般的には曲げ剛性のないものとして定義されるが、ここでは非常に小さいが有限の大きさの曲げ剛性をもつ膜を想定している。
膜の各点における上下方向の変位、すなわち曲げ変形に関する運動方程式と流速の上下方向成分と膜面の上下方速度が等しいとする条件から膜面における境界条件を求めた。この条件は膜面が薄い仮定から、膜面がない時の静止水面の位置(z=0)で満足される。したがって膜面の条件は水面の条件とほぼ同一の数学的形式をもち膜面を「擬似水面」とみなすことができる。膜面の変形は、この「水面」上の「波」とみなすことができる。
「擬似水面」と真の水面で構成される自由表面を伝わる波を求めることが、浮体式人工島の波浪中における変形を求めることと等価である。
周辺自由の境界条件を満足する膜面変形のグリーン関数と水面の自由表面条件と遠方の放射条件を満足するWave functionを核関数とする積分方程式の解が膜面の速度ポテンシャル変形をあたえる。
積分方程式を数値的に解いて無限に長い人工島形状を想定して斜め波、向波状態での膜面の弾性変形を求めた。この結果、比較的簡単な平面形状の場合における浮体式人工島の波浪中での弾性変形の計算方法を確立することができた。
なお、現実的な平面形状の人工島にも適用できる計算法を開発中である。

Research Products

• [Publications] Ohkusu M.Nanba Y.: "Analysis of Hydrodelastic Behaviour of a Large Floating Platform of Thin Plate Configuration in Waves" Proc.Int.Workshop on Very Large Floating Structure,1996. (1996)
• [Publications] Kashiwagi M.: "AB-Spline Galerkin Method for Computing Hydroelastic Behaviour of a Very Large Structure" Proc.Int.Workshop on Very Large Floating Structure,1996. (1996)
• [Publications] Ohkusu M.Nanba Y.: "Hydroelastic Response of a Floating Thin Plate in Very Short Waves" Proc.22th Int.Workshop on Water Waves and Floating Bodies,1997. (1997)