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1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 海水打ち込み・青波と浮体動揺の連成挙動に関する研究 — Study on Hydrodynamic Interactions of Ship Motions with Water-on deck and Green-water Impact
柏木 正 ; KASHIWAGI Masashi
研究期間: 2003-2005
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概要: 平成15年度から平成17年度までの研究実績の概要は以下のとおりである。 1)CIP(Constrained Interpolated Profile)法をベースとして,水波と浮体の強非線形相互作用を解析するための計算プログラム(RIAM-CMEN : Computation Method for Extremely Nonlinear hydrodynamicsと名付けた)を作成し,その検証を行ってきた。基本的なダム崩壊問題を例にとり,界面捕捉法の妥当性,流体の圧縮性や表面張力の影響などを詳細に調べた後,アクリルで製作した水槽を使って衝撃圧の時刻歴を計測し計算結果と比較した。さらに,2次元浮体模型を用い,甲板上へ水が打ち込む場合の浮体動揺の計測を行い,対応する数値計算結果と比較した。結果は概ね良好であったが,圧力積分の方法などに問題が残っていることを示唆しており,今後更なる研究が必要である。 2)波浪中を動揺しながら前進する船の甲板上へ波が打ち込むという実際に近い3次元計算が行えるように計算プログラムを拡張・開発し,その計算例を示した。また模型船を製作して,大振幅波中での打ち込み水・青波による圧力ならびに船体運動を計測した。フルード数はFn=0.0,0.15,0.20の3種類,波長はλ/L=0.75,1.0,1.25の3種類を選び,波浪中での動揺(surge, heave, pitch)を固定した場合,自由とした場合の2状態に対して計測を行った。さらにそれぞれの実験を高速ビデオで撮影した。これらに対応する数値計算を実行し,実験結果と比較した。 3)MPS(Moving Particle Semi-implicit method)法も強非線形の流体力学的問題に有効な方法であるので,実験値との比較を通じて計算結果の妥当性について検証を行った。比較対象として,タンク内のスロッシング問題,海水打ち込みを伴う波浪中での2次元浮体の動揺を取り上げ,圧力の計算法などに改良を加えた。粒子数を増やすと計算精度は良くなるが,計算時間が急激に増大することを解決するために,計算プログラムの並列化を行い,CPU数と計算時間の短縮率の関係がほぼ設計どおりであることを確認した。 続きを見る
2.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 耐航性能の観点からの船型の改良に関する基礎的研究 — Prediction of Effects of Hull Forms on Seakeeping Qualities of Ships
大楠 丹 ; OHKUSU Makoto
研究期間: 1986-1987
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概要: 本研究は船の波浪中の抵抗増加, 大波高下における海水打ち込み等の耐航性能と船型との関係を定量的に把握するために, これらの諸性能のもとになる物理現象の正しい理解と, それに基づく新しい理論の展開を目的として実施した. 実施した研究の内容は次の通りである. 1.波浪中を航走する船の非定常波紋と船首形状の関係を明らかにした. この研究によって, 波浪中抵抗増加と船首形状との物理的な関係が明らかになり, 形状の差を合理的に反映する新しい抵抗増加の計算法が示された. 2.有限振幅船体動揺理論の開発を実施した. 水上の船型と船体動揺の要因である流体力の関係を明らかにする理論の開発を目指したが, その成果は未だ基礎的な段階にとどまっている. 3.海水打ち込みと船の横揺れ安定性能の関係を明らかにした. 海水打ち込みによる船の転覆現象を計算機でシミュレーションした. ブルワークの高さなど船型によって船の安全性がどのように変わるかをこのシミュレーションによって判定することができる. 4.船型と波浪中抵抗増加の関係を与える新しい理論計算法の開発を実施した. 本方法は船体上の3次元特異点分布によって船体上の境界条件をきちんと満足する船体まわりの波動場を表現しようとするものである. 十分に実用に耐え得る方法が開発できた. 以上の結果, 部分的には改良の余地はあるが, 耐航性能と船型との関係を合理的に推定する耐航性計算プログラムが完成した. 続きを見る
3.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 海水打ち込みによる船舶の転覆機構の研究 — The Effects of Deck Wetting on Capsize of Ships
大楠 丹 ; 小寺山 亘 ; KOTERAYAMA Wataru
研究期間: 1987-1988
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概要: 昭和62年度の研究成果として、海水打ち込みによって船の甲板上の海水が増加したり、流れ出したりする場合の横波中における過渡的な船体運動の数値計算法を開発し、数値シミュレーションができるようになった。しかし、横軸に時間を取り数値シミュレーションの結果を時刻歴としてグラフ化しても、それだけでは、海水が打ち込みつつある過渡的な状況下での船体挙動の全体像は把握しにくい。そこで本年度の研究では、数値シミュレーションの結果をコンピュータ画面にアニメーションとして表示することにより、船体運動と海水打ち込み、転覆の関係を連続した画像で理解し、船の安全性を検討する際に有益な情報を提供できるようにした。 海水打ち込み量の推定に関しては、まず船側での相対水位を厳密に計算して海水打ち込みが起こるか起こらないかを純理論的に判定し、次に打ち込み速度に簡単な近似式を使うことによって時々刻々打ち込み水量を計算できるようにした。船体挙動を記述する運動方程式そのものは、実用的観点から周波数領域における従来の式を採用しているが、海水打ち込みや大傾斜による流体力の変化が考慮できるように運動方程式の係数は時間の関数とし、計算の時間ステップごとに逐次計算していくように工夫した。転覆に至るまでのシミュレーション結果を実験と比較したところ、両者はかなり良く一致しており、計算法の妥当性が確認できた。 グラフィック・アニメーションでは、入射波、相対水位、海水打ち込み量などが、復原力を失なって転覆する瞬間まで船体動揺と共に表示されるようになっており、現象を理解する上で大変有効である。今後は、三次元的な斜め追波中での海水打ち込みをともなった船体挙動の数値シミュレーション、及びその画像表示が十分な精度で行えるよう、研究の積み重ねが必要である。 続きを見る