強非線形自由界面問題に関するCFDシミュレーション方法の開発

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本研究の目的はCIP法を応用して,船舶・海洋工学における波と浮体構造物との強非線形相互干渉現象に関する新しい数値計算法の確立である。今年度の主な研究成果は以下の通りである。1.開発するCIPベースの数値計算法を検証するため,ダム崩壊問題の水槽実験を行った。壁に取り付けたセンサーで水の衝撃圧を計測し,水面変化を高速デジタルビデオカメラで撮影した。2.上記のダム崩壊問題に対して,二次元数値シミュレーションを行い,計算した壁にある点の圧力時間変化を水槽実験の計測値と比較し,圧力のピーク値,圧力の時間変化などについて良い一致を得た。さらに,数値計算に関して格子収束性,壁面境界条件,圧力Poisson式の圧縮性項の影響などについて調べた。3.波・浮体相互作用問題に応用するため,二次元数値水槽を構築して,浮体の強制動揺問題に対して数値シミュレーションを行い,造波計算精度,浮体に加わる流体力の計算精度について本研究室で開発された理想流体の境界要素法による数値計算結果と比較し,本数値モデルは境界要素法と同等な精度があることが分った。4.以上のように十分テストした二次元計算プログラムをベースに,波・浮体相互作用問題を数値解析するCIP法に基づく三次元計算プログラムの作成を完成した。