リング状ブレードを有する船用プロペラの開発

• Project/Area Number: 09751019
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 船舶工学
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 徐 洽 (徐 埼) 広島大, 工学部, 講師 (20274128)
• Project Period (FY): 1997 – 1998
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1998)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 1998: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 1997: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
• Keywords: 翼端渦 / リング状ブレ-ド / 船用プロペラ / 境界要素法

Research Abstract

翼端では、流れの3次元性のため、翼端渦が生じる。従前の研究によって翼端渦が流体抵抗(トルク)の増加と推力の減少に直接つながることが確認されている。翼端渦を抑制するために、翼端エンドプレートや翼端リングが提案されているが、翼端渦はある程度しか抑制できないことが確認されている。本件研究では、翼端渦をより効率的に抑えるために、リング状のブレ-ドを持つ回転プロペラを提案した。ブレ-ドをリング状にすることにより翼端を閉じることが可能となり、翼端渦の抵抗増加、推力減少、ならびに翼端渦による騒音低減が見込まれる。また、リング状ブレ-ドをもつプロペラの直径に対する有効面積は従来のプロペラより大きいためプロペラ荷重度が下がり、キャビテーション抑制にも有利となる。
本研究では、リング状ブレ-ドを有する船用プロペラの流体力学的特性と推進性能を数値シミュレーション法を用いて評価する。数値シミュレーション法として揚力体に適用できる境界要素法を開発した。線形三角形要素を用い、翼後縁部でKuttaの条件を反復法で満足させる計算法を検討し、在来の船用プロペラに適用し、その有効性を確認した。続いて、リング状ブレ-ドの幾何形状を数式表示し、形状決定のためのパラメーターを検討した。数式表示したリング状ブレートを有すドるプロペラの流体力を数値シミュレーションにより求めることにより、ブレ-ド間距離、翼端曲率、面積分のプロペラ性能に及ぼす影響を検討した。今後、リング状ブレ-ドを有するプロペラの最適化の検討が望まれる。