The proceedings, Fifth International Conference on Numerical Ship Hydrodynamics : 24-28 September 1989, Hiroshima International Conference Center, Hiroshima, Japan

710 Pages·1990·33.09 MB·English

by  Kazu-hiro Mori (ed.)

Page i
The Proceedings Fifth International Conference on Numerical Ship Hydrodynamics
Edited by
Kazu­hiro Mori
Sponsored by
Shipbuilding Research Association of Japan
David Taylor Research Center
Office of Naval Research
Naval Studies Board of the
National Research Council
24­28 September 1989 
Hiroshima International Conference Center
Hiroshima, Japan
NATIONAL ACADEMY PRESS
Washington, D.C. 1990
Page ii
NOTICE: The project that is the subject of this report was approved by the Governing Board of the National Research Council, whose members are drawn from the 
councils of the National Academy of Sciences, the National Academy of Engineering, and the Institute of Medicine. The members of the committee responsible for the 
report were chosen for their special competences and with regard for appropriate balance.
This report has been reviewed by a group other than the authors according to procedures approved by a Report Review Committee consisting of members of the 
National Academy of Sciences, the National Academy of Engineering, and the Institute of Medicine.
The National Academy of Sciences is a private, nonprofit, self­perpetuating society of distinguished scholars engaged in scientific and engineering research, dedicated 
to the furtherance of science and technology and to their use for the general welfare. Upon the authority of the charter granted to it by the Congress in 1863, the 
Academy has a mandate that requires it to advise the federal government on scientific and technical matters. Dr. Frank Press is president of the National Academy of 
Sciences.
The National Academy of Engineering was established in 1964, under the charter of the National Academy of Sciences, as a parallel organization of outstanding 
engineers. It is autonomous in its administration and in the selection of its members, sharing with the National Academy of Sciences the responsibility for advising the 
federal government. The National Academy of Engineering also sponsors engineering programs aimed at meeting national needs, encourages education and research, 
and recognizes the superior achievements of engineers. Dr. Robert M. White is president of the National Academy of Engineering.
The Institute of Medicine was established in 1970 by the National Academy of Sciences to secure the services of eminent members of appropriate professions in the 
examination of policy matters pertaining to the health of the public. The Institute acts under the responsibility given to the National Academy of Sciences by its 
congressional charter to be an adviser to the federal government and, upon its own initiative, to identify issues of medical care, research, and education. Dr. Samuel O. 
Thier is president of the Institute of Medicine.
The National Research Council was organized by the National Academy of Sciences in 1916 to associate the broad community of science and technology with the 
Academy's purposes of furthering knowledge and advising the federal government. Functioning in accordance with general policies determined by the Academy, the 
Council has become the principal operating agency of both the National Academy of Sciences and the National Academy of Engineering in providing services to the 
government, the public, and the scientific and engineering communities. The Council is administered jointly by both Academies and the Institute of Medicine. Dr. Frank 
Press and Dr. Robert M. White are chairman and vice chairman, respectively, of the National Research Council.
This work related to Department of Navy Contract N00014­87­C­0018 issued by the Office of Naval Research under contract authority NR 201­124. However, 
the content does not necessarily reflect the position or the policy of the Department of the Navy or the government, and no official endorsement should be inferred.
International Standard Book Number 0­309­04241­0
Library of Congress Catalog Number 90­60919
Copies available from:
Naval Studies Board
Naval Research Council
2101 Constitution Avenue
Washington, D.C. 20418
Printed in the United States of America
S129
Page iii
PREFACE
The Fifth International Conference on Numerical Ship Hydrodynamics (INC5) was held in Japan on 24­28 September 1989 at Hiroshima International Conference 
Center. The Conference was sponsored jointly by the Shipbuilding Research Association of Japan, and the following agencies in the Washington D.C. area: David 
Taylor Research Center, Office of Naval Research and Naval Studies Board of the National Research Council.
Over one hundred and ninety distinguished researchers from eighteen countries gathered for this conference and forty­six well­qualified papers were presented. Four 
keynote speakers were invited from outside the ship hydrodynamics community. Their presentations provided a good balance between the computational fluid 
dynamics and the experimental aspects of ship hydrodynamics. Because of the rapid progress in the computational fluid dynamics and the rather long time span of four 
years since the previous meeting, a large number of papers was submitted. For the first time in these conferences, several parallel sessions were held. Even so, many 
good papers had to be rejected. A special session for group discussions was arranged to allow extended interchange of ideas among the specialists and to deepen 
knowledge of ongoing research.
It was the paper committee's position that the validation of the computational fluid dynamics was of primary importance. Thus, the committee asked all the authors as a 
matter of policy to carry out an accuracy analysis with respect to grid sizes and/or time steps, convergence check or test computations for less complicated cases. This 
request influenced the content of the papers and resulted in more careful numerical analysis, including comparisons with other results. It was realized that this would 
entail additional expense and extra work for the authors, but the committee believed that the resulting papers would reflect a higher academic standard.
The committee enthusiastically supported the Workshop on Computational Fluid Dynamics Validation organized by the International Towing Tank Committee (ITTC) 
Validation Panel and Hiroshima University. This was a very well attended and highly productive workshop. The results should have an impact on the three components 
of CFD: analysis, computation, and experiment ­ the ACE of numerical ship hydrodynamics.
The success of the Conference was due to the collective efforts of a large number of individuals. The members of the Numerical Towing Tank Research Group in 
Japan (NTG) helped greatly in hosting the conference in Hiroshima. Grateful acknowledgements are also extended to the staff of Hiroshima University for their 
devoted assistance. Special thanks go to Ms. Chizuko Kodera for her invaluable organizing efforts. Without her skills the conference could not have been such a 
technical success and a very pleasant experience.
JOANNA WOOD SCHOT
CO­CHAIR
Page iv
ORGANIZATION AND PAPERS COMMITTEE
Co­Chairs
Hisashi Kajitani
Joanna Wood Schot
Members
Yasuaki Doi Henry Haussling
Thomas Hwang Yoshiaki Kodama
Hans J. Lugt Hisaaki Maeda
Justin H. McCarthy Hideaki Miyata
Kazu­hiro Mori Tetsuro Nagamatsu
Kuniharu Nakatake Francis Noblesse
Seiko Ogiwara Makoto Ohkusu
Page v
Page vi
Page vii
CONTENTS
Preface iii

Opening Session
Welcoming Address,  1
K. Horinokita 
Opening Address,  2
H. Kajitani 

Keynote Lectures

Chairmen: H. Kajitani, E. Rood, M. Ohkusu
Delveloping an Accurate and Efficient Method for Viscous Compressible Flow  5
Simulations ­ An Example of CFD in Aeronautics ­
K. Fujii
Boundary­Layer Stability and Transition 23
W. S. Saric
RNG Modeling Techniques for Complex Turbulent Flows 35
S. A. Orszag
A Flood Control of Dam Reservoir by Conjugate Gradient and Finite Element  45
Methods
M. Kawahara and T. Kawasaki

Session 1 : N­S solver

Chairwoman: J. W. Schot, Co­chairman: T. Okuno
Numerical Simulation of Three­Dimensional Viscous Flow around a Submersible  59
Body
C­I Yang, P­M. Hartwich and P. Sundaram
Grid Generation and Flow Computation for Practical Ship Hull Forms and  71
Propellers Using the Geometrical Method and the IAF Scheme
Y. Kodama

Session 2A : Flow around ship

Chairman: L. Larsson, Co­chairman: S. Ishikawa
Recent Developments in a Ship Stern Flow Prediction Code 87
M. Hoekstra
Computation of a Free Surface Flow around an Advancing Ship by the Navier­ 103
Stokes Equations
T. Hino
Finite­Difference Simulation of a Viscous Flow about a Ship of Arbitrary  119
Configuration
M. Zhu, H. Miyata and H. Kajitani

Session 2B : Green function & Neumann­Kelvin problem

Chairman: K. Mori, Co­chairman: H. Kagemoto
Numerical Evluation of the Complete wave­Resistance Green's Function Using  133
Bessho's Approach
H. T. Wang and J. C. W. Rogers
Page viii
Numerical Evaluation of a Ship's Steady Wave Spectrum 145
F. Noblesse, W. M. Lin and R. Mellish
Ship Wave Ray Tracing Including Surface Tension 157
D. B. Huang and K. Eggers

Session 3A : Flow around ship

Chairman: I. Tanaka, Co­chairman: M. Ito
Numerical Calculations of the Viscous Flow over the Ship Stern by Fully Elliptic  175
and Partially Parabolic Navier­Stokes Equations
K. J. Oh, S. H. Kang and T. Kobayashi
New Viscous and Inviscid CFD Techniques for Ship Flows 185
L. Larsson, L. Broberg, K. J. Kim and D. H. Zhang 
Numerical Simulation of Viscous Flow around Practical Hull Form 211
A. Masuko and S. Ogiwara

Session 3B : Free surface flows

Chairman: A. J. Hermans, Co­chairman: Y. Kyozuka
Calculation of Nonlinear Water Waves around a 2­Dimensional Body in Uniform  225
Flow by Means of Boundary Element Method
K. Suzuki
Nonlinear Simulation of Transient Free Surface Flows 239
R. Cointe
Slamming of Flat­Bottomed Bodies Calculated with Exact Free Surface Boundary  251
Conditions
S. Falch

Session 4 : Turbulent flow simulation/Viscous flows

Chairman: Y. Himeno, Co­chairman: Y. Higo
Pressure Transients in Transitional Boundary Layer over a Solid Surface 269
Sin­I Cheng
Large Eddy Simulation by Using Finite­Difference Method 285
Y. Doi
Computation of the Flow past Shiplike Hulls 295
J. Piquet and M. Visonneau

Session 5A : Viscous flows

Chairman: M. Ikehata, Co­chairman: T. Eguchi
Simulations of Forces Acting on a Cylinder in Oscillatory Flow by Direct  313
Calculation of the Navier­Stokes Equations
T. Kinoshita, M. Hinatsu and S. Murashige
Numerical and Analytical Investigations of a Stationary Flow past a Self­Propelled  329
Body
N. P. Moshkin, V, V. Pukhnachov and V. L. Sennitskii
Page ix

Session 5B : Motion of floating bodies among waves

Chairman: C. M. Lee, Co­chairman: K. Takagi
Time­Domain Calculation of the Nonlinear Hydrodynamics of Wave­Body  341
Interaction
C. Yang, Y. Z. Liu and N. Takagi
Two­Dimensional Numerical Modelling of Large Motions of Floating Bodies in  351
Waves
D. Sen, J. S. Pawlowski, J. Lever and M. J. Hinchey

Session 6 : Free­surface waves

Chairman: J. H. Hwang, Co­chairman: K. Takagi
The Effect of the Steady Perturbation Potential on the Motions of a Ship Sailing in  375
Random Seas
R. H. M. Huijsmans and A. J. Hermans
Numerical Prediction of Semi­Submersible Non­Linear Motions in Irregular  391
Waves
X. B. Chen and B. Molin
Numerical Computations for a Nonlinear Free Surface Flow Problem 403
K. J. Bai, J. W. Kim and Y. H. Kim

Session 7 : Restricted waters

Chairman: M. Ohkusu, Co­chairman: T. Fukasawa
Numerical Grid Generation and Upstream Waves for Ships Moving in Restricted  421
Waters
R. C. Ertekin and Z. ­M. Qian
Wave Resistance and Squat of a Slender Ship Moving near the Critical Speed in  439
Restricted Water
H. S. Choi and C. C. Mei

Session 8A : Surface tension/Free­surface viscous flows

Chairman: E. Baba, Co­chairman: T. Fukasawa
Some Numerical Computations about Free Surface Boundary Layer and Surface  455
Tension Effects on Nonlinear Waves
E. Campana, F. Lalli and U. Bulgarelli
A Boundary Integral Formulation for Free Surface Viscous and Inviscid Flows  469
about Submerged Bodies
C. M. Casciola and R. Piva

Session 8B : Image processing

Chairman: H. Kato, Co­chairman: K. Kataoka
Development of a New Velocity Measurement System by Using Computerized  481
Flow Visualization and Numerical Method
K. Mori and S. Ninomiya
Automatic Particle­Image Velocimetry Utilizing Laser­Induced Fluorescent  493
Particles
T. C. Fu, R. Bing, J. Katz and T. T. Huang