物体の水面衝撃は、船舶海洋工学の分野では、大振幅動揺する船舶の船底の一部が水面上に露出し、その後再突入する際に発生する。この衝撃現象は、場合によっては空気巻き込み、砕波などを伴う強非線形な現象であり、線型理論や摂動展開法に基づく理論展開ではおのずと限界がある。しかし水面衝撃は、構造物の損傷の原因となる工学的に重要な研究課題であり、定量的な推定法の確立が切望されている。それに応えるために、最新の数値流体力学（Computational Fluid Dynamics）の手法を用いて研究を行っている。
　自由表面での強非線形現象では、空気と水を密度の異なる流体として同時に解き、境界面の追跡（捕獲）を数値減衰に悩まされることなく高精度に行えることが要求される。それを達成するために、密度関数法、CIP法、レベルセット法などの方法がこれまでに知られているが、それらの長所・短所を見極め、更に界面捕獲に優れた新しい方法の開発を目指している。

　本研究はスタートして間がないため、最終目標である衝撃現象の計算結果はまだ得られていないが、CIP法を用いた二層流の計算例を上に示している。これは、上層に密度ρ= 0.1、下層にρ= 0.3の流体があり、左から右へ上層が流れる時、境界面の初期撹乱が時間的に発展して巻き波に至る「Kelvin-Helmholtzの不安定現象」をシミュレートしたものである。左右の境界面では空間的な周期境界条件を与えている。
　今後は、空気と水の複雑な混合現象を定性的にシミュレートできるだけでなく、物体に働く衝撃圧力、構造物のたわみ、それらの運動に及ぼす影響などが定量的にも良い精度で計算でき、工学的に有用なツールとなるよう研究を進めていく予定である。

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