構造-流体連成振動問題における造波減衰と粘性減衰に関する理論的研究

浅水域では非常に大きなエネルギが散逸し、流体による減衰現象はとうてい無視し得なくなることが知られている。そこで本研究では、流体の粘性による減衰マトリクスと従来からある造波減衰マトリクスとを用いて、これらによる散逸エネルギを理論的に計算してその効果の違いを明確に示し、浅水域における実際の現象を論理的に説明することを目的としており、実船サイズの回転楕円形を題材としていくつかのシミュレーションを行って以下の知見を得た。(1)浅水域における散逸エネルギについては、造波による成分と粘性による成分とは共に、深水域での散逸エネルギよりも格段に増える。(2)船舶の弾性振動周波数帯では、最低次である2節振動の領域でさえも、散逸エネルギの源は流体の粘性による成分である。これは、浅水域と深水域との両方にあてはまる傾向がある。(3)無限水深での造波による剛体上下付加質量係数はある周波数においてピークを持つが、有限水深でのそれは周波数の上昇と共に単調に現象を続けるようである。(4)一方、造波による散逸エネルギは無限水深でも有限水深でも、ある周波数においてピークを持つようである。そして、そのピーク周波数は、船舶の最低次である2節振動の領域よりも低い。

浅水域では非常に大きなエネルギが散逸し、流体による減衰現象はとうてい無視し得なくなることが知られている。そこで本研究では、流体の粘性による減衰マトリクスと従来からある造波減衰マトリクスとを用いて、これらによる散逸エネルギを理論的に計算してその効果の違いを明確に示し、浅水域における実際の現象を論理的に説明することを目的としており、実船サイズの回転楕円形を題材としていくつかのシミュレーションを行って以下の知見を得た。(1)浅水域における散逸エネルギについては、造波による成分と粘性による成分とは共に、深水域での散逸エネルギよりも格段に増える。(2)船舶の弾性振動周波数帯では、最低次である2節振動の領域でさえも、散逸エネルギの源は流体の粘性による成分である。これは、浅水域と深水域との両方にあてはまる傾向がある。(3)無限水深での造波による剛体上下付加質量係数はある周波数においてピークを持つが、有限水深でのそれは周波数の上昇と共に単調に現象を続けるようである。(4)一方、造波による散逸エネルギは無限水深でも有限水深でも、ある周波数においてピークを持つようである。そして、そのピーク周波数は、船舶の最低次である2節振動の領域よりも低い。