大斜航角時の船体流体力の理論計算法に関する研究

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港湾等において船舶が離接岸を行なう場合のように,大きな斜航角を伴って運動する船舶に作用する流体力はCross flowによる成分が主体となる。このようなCross flow dragについて,実験により計測を行なって検討した例はあるが,理論的な推定法について検討した研究例は国内外を問わずほとんど見られない。従って,本研究においては,船舶の操縦性能を正確に推定することを目的として,大斜航角を伴って運動している船体に作用する流体力を理論的に推定する方法について検討を行なった。船体に作用する流体力の推定法としては,船体は細長体と仮定し,船体横断面を写像関数により円に写像して推定を行なう方法があるが,船型を正確に表わした上で横断面形状を円に写像する写像関数を求めることは困難である。従って,本研究においては特異点分布法を適用して,船体横断面形状をフレームライン上分布させた束縛渦により表わした。また,船体から剥離する渦層は断面から流出する離散的な自由渦を用いて表現することにより,船体に作用する流体力を推定する方法について検討を行なった。まず,計算法の妥当性の検証のために円柱断面まわりの流場および抗力係数について推定を行ない既存の実験結果と比較を行なったところ,比較的良い一致を示した。続いて実際の船体横断面を対象として船体に作用する横力の長さ方向分布の推定を行なった結果,船首尾付近で多少実験結果との差違を生じるものの,比較的精度良く推定することが可能であった。しかしながら,剥離渦の強さを表わす際に実験との比較により決定する係数を用いる必要があるため,今後この係数を理論的に推定することを可能にする必要があると考えられる。