高次境界要素法による船舶耐航性能の新しい数値計算法に関する研究

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高次境界要素法による船舶耐航性能の新しい数値計算法に関する研究

フォーマット:
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
タイトル(他言語):
Study on Numerical Calculation Method for the Seakeeping of Ships by Means of Higher-Order Boundary-Element Method
責任表示:
柏木 正(九州大学・応用力学研究所・助教授)
KASHIWAGI Masashi(九州大学・応用力学研究所・助教授)
本文言語:
日本語
研究期間:
1994-1995
概要(最新報告):
本研究の目的は、船舶耐航性分野の研究でこれまで計算できなかった問題、あるいは計算精度や計算時間の点でブレイクスルーが必要とされていた問題に高次境界要素法を適用し、新しい耐航性研究の発展に寄与することであった。特に「波浪中を前進しながら動揺する船に働く流体力の計算」を中心として、2次あるいは3次のアイソパラメトリック要素を用いた高次境界要素法を適用し、計算時間が短く、しかも精度の高い計算プログラムを開発することに主眼を置いた。それらのまとめを以下に列挙する。 1)線形自由表面条件、開境界面での放射条件を満たすグリーン関数を従来より更に高速、高精度に計算できるよう、そのサブルーチンの改良を行った。 2)上記グリーン関数を用いた境界値問題の定式化について再検討を行った。非定常流場に対する自由表面条件式に船の定常航走による撹乱流場の影響を組み入れて考える場合、境界要素法に基づく積分方程式がどのようになるかを調べ従来とは異なる合理的な計算式を導出した。 3)船の前進速度、3次元影響を合理的に考慮できる新しい細長船理論を展開し、それに基づく数値計算を実行した。その中で必要な特解の計算に対し、2次のアイソパラメトリック要素を用いた等価な初期値問題の解法を示した。 4)3次元の高次境界要素としてのラグランジェ要素を用いて、多数の支持浮体からなる大型構造物に働く漂流力(波振幅に関して2次の定常流体力)が圧力積分によっても高精度に計算できることを示した。 5)時間領域での2次元浮体の大振幅動揺問題に対して、高次境界要素法を用いたFull Nonlinear計算プログラムを開発し、計算例のいくつかを示した。これによって耐航性分野における非線形影響の研究が活発化してくるものと期待できる。 6)3次のBスプライン要素を用いた浅喫水超大型浮体に働く流体力の計算法も開発した。非常に短波長でも高精度に計算できていることをエネルギー保存則の数値的チェックによって示した。 続きを見る
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