著者

川中 幸一 馬場 信弘

出版者

社団法人 日本船舶海洋工学会

雑誌

日本造船学会論文集 (ISSN:05148499)

巻号頁・発行日

vol.178, pp.33-40, 1995-12

参考文献数

10

被引用文献数

10 2

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Computational results of a two-dimensional gravity current in a lock-exchange flow is presented in which a finite volume of homogeneous fluid was released instantaneously into another fluid of slightly lower density when a lock gate was opened. The computations were performed in a two-dimensional channel by solving the incompressible Navier-Stokes equation for an inhomogeneous fluid, the continuity equation and the transport equation for solute by the finite volume method. For accurate representation of small density difference, the density variation relative to the characteristic density difference was used as one of primitive variables. The finite volume formulation holds the conservative property with respect to mass at the boundaries as well as at the density interface so that the total mass of the two fluids with different density remains constant. Some of standard numerical schemes were used to examine their performance to the density jump of the interface. The computed gravity current moves steadily in an initial phase, and the front speed decreases with distance in a self-similar phase when an internal bore on the interface reflected from the back of the lock reaches the front of the current. The effects of the bottom boundary layer on the internal structure of the current is investigated from numerical experiments with no slip and free-slip boundary conditions. The volume of the diluted fluid in a gravity current by the entrainment of ambient fluid is evaluated as a function of time to quantify the mixing. The result indicates that at low Reynolds numbers the subsequent mixing occurs in the early stage of the evolution of the gravity current in a lock-exchange flow.

著者

池田 良穂 片山 徹 正岡 孝治 馬場 信弘 岡田 博雄 大塚 耕司 奥野 武俊

出版者

大阪府立大学

雑誌

基盤研究(A)

巻号頁・発行日

1998

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本報告書は,平成10年度および平成12年度文部省科学研究補助金を受けて実施された「無人高速電車を用いた滑走型高速船の操縦性能試験法の開発」に関する研究成果をまとめたものである.高速船においては,高速航走時に操縦性能が悪くなることが知られており,時としては操縦不能などに陥ることもある.しかしながら,高速滑走艇は,姿勢ならびに速度を大きく変化させながら旋回もしくは針路変更を行うために,その操縦特性は非常に複雑であり,ほとんど解明されていないのが実状である.本研究では,高速船に働く流体力(操縦性微係数)を計測するシステムを無人高速電車用に開発し,その実験結果の有用性を確かめること,さらには滑走型高速船特有の操縦性能を評価できる新たな試験法を提案することである.平成10年度は,本学既存の実験装置を用いて操縦性微係数の一部である斜航流体力係数の計測を行い,その流体力学的特性について明らかにするとともに,無人高速電車用のPMM試験機の設計・開発を行い操縦性微係数の計測を行った.平成11年度には,平成10年度に作製したPMM試験装置を用いて,滑走艇模型の操縦流体力の計測実験を実施し,同システムによって同流体力が実用上満足できる制度で計測できることを確認すると共に,パソコンを用いた解析プログラムを作成し,計測した流体力から微係数を即座に算出できるシステムを構築した.平成12年度は,上下揺れ,縦揺れおよび横揺れを自由にした状態で模型船に左右揺れと船首揺れを強制的に与える,新しいタイプのPMM試験法を開発し,運動の計測を実施した.その結果,横揺れが大きくなるときに,縦運動が横揺れ周期の半分の周期で大きくなる運動が計測された.この運動は,コークスクリューと呼ばれているスラロームなどの周期的操縦運動や微小な船首揺れに伴う上下揺れと縦揺れの大振幅動揺であり,この大振幅動揺発生メカニズムは,横揺れによって生じる上下揺れおよび縦揺れへの連成流体力が引き金となってポーポイジングが発生したものであることをシミュレーションによって確かめた.上記のように高速滑走艇に特有な操縦性能を評価できる新しい一評価手法を提案できた.本研究で開発された実験システムは,今後の高速滑走艇の操縦性能評価において有用な多くの情報を得るための重要な道具となるものと思われる.