大波高波浪中を航走する船舶における甲板への海水打ち込みの3次元粒子法解析の研究

大浪、高浪航行船舶甲板海水侵入三维粒子分析研究

基本信息

批准号：
06J10610
负责人：
柴田和也
金额：
$ 0.64万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、粒子法を用いて大波高波浪中を航走する船舶の船体運動の数値解析手法を開発するとともに、実験との比較をおこなってその手法の有用性を評価することである。平成18年度は以下の研究を実施した。(1)大波高規則波と航走する船舶の運動の相互作用の解析手法の開発海上技術安全研究所の曳航水槽において大波高規則波を発生させ、一定の速度で前進する模型船の運動履歴および水面挙動の詳細な画像データが得られている。これと同じ条件で3次元粒子法流体解析を実施するための計算手法を開発した。なるべく効率的な計算をおこなうため、流入・流出境界、底面の境界、および側面の境界を工夫し、10波長程度の長期にわたって3次元解析ができるようにした。これを仮想水槽と名づけた。(2)甲板への海水打ち込みを伴う場合の船体運動の数値解析ここで開発した粒子法による船体運動解析手法では、船体運動の幾何学的非線形性、すなわち3次元空間における剛体回転の非線形性、を考慮できる。そこで海水打ち込み生じる条件での規則波と船体との相互作用の解析をおこない、船体運動のピッチングとヒービングを得た。実験結果および従来の線形解析と比較したところ、波長船長比の値が大きくなって船体運動が大きくなると、粒子法の解析では従来の線形解析よりも船体運動が小さくなった。これは実験結果の傾向と良く一致する。海水打ち込みによって打ち上げられた甲板上の水壊の重量によって、船体運動が抑制されるためであると考えられる。

这项研究的目的是开发一种数值分析方法，用于使用粒子方法通过大波和高波航行的船体运动，并通过将方法与实验进行比较来评估该方法的有用性。 2006年，进行了以下研究：（1）开发一种分析方法，用于大波和高速常规波和移动船之间的相互作用。海上技术安全研究所的拖车罐中产生了大波浪规则，并获得了以恒定速度前进的模型船的运动历史和水面行为的详细图像数据。我们已经开发了一种计算方法，用于在相同条件下进行3D粒子方法分析。为了尽可能高效地执行，我们设计了流入和流出边界，底端和侧边界，从而可以在大约10个波长的长时间内执行3D分析。这被称为虚拟水族馆。（2）将海水倒入甲板中时船体运动的数值分析。此处使用粒子方法开发的船体运动分析方法允许船体运动的几何非线性，即三维空间中刚体旋转的非线性。因此，我们在发射海水的条件下分析了常规波和船体之间的相互作用，并获得了船体运动的俯仰和加热。与实验结果和常规线性分析相比，与传统的线性分析相比，当波长比率增加和船体运动的值增加并且船体运动增加时，粒子方法分析会降低船体运动。这与实验结果的趋势非常吻合。这被认为是因为海水发射发射的甲板上的水重量抑制了船体运动。