報告書番号

N07019

タイトル（和文）

数値波動水槽による多方向不規則波の3次元計算の検証

タイトル（英文）

VERIFICATION OF 3D NUMERICAL WAVE TANK FOR MULTIDIRECTIONAL WAVE FIELD

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

3次元の多方向不規則波を対象とした数値波動水槽の開発を目的にして，不規則波の入力条件の作成方法を検討し，線形波の重ね合わせによる水平流速成分の鉛直分布の算定方法や波動運動に伴う質量輸送による計算領域内の水位上昇の補正方法を提案した．規則波や不規則波の断面2次元の伝播計算，球面浅瀬による規則波の浅水変形，屈折変形に関する3次元波計算，斜め入射一方向波不規則波ならびに多方向不規則波の3次元計算の各段階で計算結果を解析解や実験結果との比較を行った．また，2成分波の非線形干渉について検討し，入射境界から発生する自由波と拘束波による2次波峰の再帰現象を確認した．不規則波の計算では，格子サイズの有義波高，有義波周期に及ぼす影響を調べた．不規則波に含まれる高周波数成分波の減衰を計算負荷を高めても有義波高の精度向上には限界がある．多方向不規則波の計算では計算領域内にエネルギー減衰帯を設定し，反射波を抑制した条件で方向スペクトルを比較する必要があるが，計算の負荷が多大になり，計算の高速化が現状の最重要課題である．

概要 （英文）

A fully nonlinear numerical simulation model was applied to 3D multi-directional wave motion as a final goal. Inflow boundary conditions on a horizontal component of velocity for irregular wave were studied on superposition of linear wave components and on mass transport due to the wave motion. Propagation of unidirectional irregular waves in the uniform depth, 3D monochromatic wave refraction and diffraction due to a spherical shoal, an obliquely incident irregular wave, and multi-directional wave fields were simulated and compared with analytical solutions or experimental results. Nonlinear interaction of two harmonic waves was also investigated. The higher harmonic components coexisting free and bounded waves are confirmed resulting in a beat-like fluctuation. An effect of the nonlinear interaction on irregular waves was not reproduced due to the numerical dissipation in the high frequency waves. Effects of space resolutions of computational domain and time increment on simulated results were shown for both the nonlinear regular waves and the unidirectional irregular wave propagation. All the simulated results in the present work are not completely satisfied. The tasks to be solved for the next step are pointed on the inflow boundary condition.

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