多方向波群において破波を伴い発達する海洋巨大波の実態解明と新たな破波指標の確立

阐明多向波群中波浪破碎发展的海洋巨浪的实际状态并建立新的波浪破碎指数

• 批准号: 22K14429
• 负责人: 金平 大河
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14429/
• 关键词: 砕波; 多方向波浪場; 粒子法; 数値シミュレーション; 海洋巨大波; SPH法; 多方向波; 破波指標

船舶が頻繁に往来する沖合は，沿岸域に比べ再生可能エネルギ賦存量の多い海域で，人類の欠かせない経済活動の場である．これら経済活動のさらなる発展には，最大の自然外力を与える海洋巨大波 の実態解明が不可欠であるが，その突発性故，海洋巨大波に対する合理的な設計外力や指針は十分に確立されておらず，人命にかかわる海難事故は後を絶たない．また，しばしば多方向波群となる沖合で発生する巨大波の幾何学的情報・破波現象は，海洋巨大波の形成過程に密接な関係があり，破波指標など従来の沿岸域 (1方向波群) において構築されてきた学術体系の適用は困難である.このような社会的・学術的背景の下，本課題では，粒子法を用いた円形型数値水槽を用い，(1) 海洋巨大波の発達と破波現象の関連性解明，(2) 鉛直方向破波が生じる各種波浪条件を明確化，(3) 液滴飛散現象を含む破波現象に対し鉛直方向破波指標の確立を目的としている．鉛直方向破波時の流体物理量を実験的に取得するとともに，空間波形・破波時の流体加速度など, 実験では取得困難な物理量を数値流体力学的に取得可能にし，船舶海洋工学，海洋物理学など様々な分野に適用可能な新たな学術体系を確立することを目的としている．本年度は空間波形・破波時の流体加速度など, 実験では取得困難な物理量を数値流体力学的に取得可能にするため，①広領域の波の伝播を高速に解く手法と②波が砕波する狭領域を高精度に解く手法のカップリングの開発に取り組んだ．また，多方向波浪場において巨大波を生成し，砕波時の幾何学的情報など，数値モデルの精度検証に適用可能な実験データを取得した．

Ships frequently come and go, and there are many sea areas in which regeneration is possible in coastal areas, and there are many fields of human activities. During the development of marine activities, the maximum natural force is determined according to the actual state of marine giant waves. Therefore, due to the sudden occurrence of marine giant waves, the reasonable design force is determined according to the actual state of marine giant waves. Geometrical information on the occurrence of multidirectional wave groups, wave breaking phenomena, and the close relationship between the formation process of ocean giant waves. It is difficult to construct an academic system for wave breaking indicators and the coastal region (1-directional wave group). Under the background of social and academic research, this project aims at the application of particle method in numerical value tank,(1) the explanation of the correlation between the occurrence and breaking of ocean giant waves,(2) the clarification of various wave conditions for the occurrence of vertical breaking of waves,(3) the establishment of the index of vertical breaking of waves for the phenomenon of droplet scattering including breaking of waves. The acquisition of physical quantities of fluid in vertical wave breaking time is possible in marine engineering, marine physics, and the establishment of a new academic system. This year, the acceleration of fluid in space wave form and wave breaking time has been increased, and it is difficult to obtain physical quantities and numerical values of fluid dynamics. The possible acquisition methods of wave propagation in broad domain and high speed solution methods of wave propagation in narrow domain are selected. For multidirectional wave fields, large waves are generated, geometric information about wave time is obtained, numerical values are obtained, and accuracy tests are applied.

项目成果

The effects of smoothing length on the onset of wave breaking in smoothed particle hydrodynamics (SPH) simulations of highly directionally spread waves

• DOI: 10.1007/s40571-022-00463-z
• 发表时间: 2022-02
• 期刊: Computational Particle Mechanics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Taiga Kanehira;M. L. McAllister;S. Draycott;T. Nakashima;D. Ingram;T. S. van den Bremer;Hidemi Mutsuda

University of Edinburgh/University of Manchester/University of Oxford(英国)

爱丁堡大学/曼彻斯特大学/牛津大学（英国）