浮体構造物の波と流れの複合作用下における応答と長周期運動時の減衰機構に関する研究

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波と流れが共存する場合,両者は相互に干渉し合うため,それぞれが単独に作用した場合の流体力を単純に重ね合わせるだけでは,浮体に作用する流体力を正しく評価することはできない。本研究では,このような場合の流体力を予測する手法として,底流速の仮定を導入することによって、流れ場を支配する速度ポテンシャルを流速に比例する摂動パラメータのべき級数に展開し流速の2次項を省略する摂動論的近似解法提案した。さらにこの方法に基づいて,波と流れの共存場に置かれた3次元任意形状浮体に作用する流体力を予測するためのハイブリッド型積分方程式法による数値解析プログラムを開発し,円筒形浮体に適用して,波と流れの複合作用下における流体力と長周期運動時の波標流減衰力を予測するとともに,造波水槽を用いた計測実験により,理論の妥当性を検証した。本研究の結果得られた知見は以下のように要約される。1.本研究で提案した摂動論的近似解法によれば,流れが不在の場合のグリーン関数を用いて,波と流れが共存する場合の流体力を予測できるので,波と流れが共存する場合のグリーン関数を用いる既往の解法に比べて,グリーン関数の計算に要する労力が少なくてすみ,計算時間が大幅に短縮される。2.浮体に作用する波による流体力は流れの存在によって著しい影響を受ける。この影響は波標流力において特に顕著である。波と流れが同じ向きに作用する場合波標流力は増加し,逆の場合に減少する。3.波浪中の係留浮体に作用する減衰力は静水中における粘性減衰力よりも著しく増加する場合がある。この減衰増加は前項で述べた波と流れの共存する場合の波標流力の増加と密接に関係する。