簡便なパネル法によるプロペラキャビテーション推定法に関する研究

• Project/Area Number: 09751020
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 船舶工学
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 安東 潤 九州大学, 大学院工学研究科, 助教授 (60211710)
• Project Period (FY): 1997 – 1998
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1998)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 1998: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 1997: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: キャビテーション / パネル法 / SQCM / 3次元翼 / Kuttaの条件 / 部分キャビテーション / スーパーキャビテーション / 2次元翼 / キャビティの閉塞条件

Research Abstract

昨年度は、九州大学で開発した簡便なパネル法SQCMをベースにして、圧力一定となるキャビティ形状を繰り返し計算によって求める手法に基づき、部分キャビテーションを起している2次元翼の性能を計算した。本年度は、この手法の3次元問題への拡張を行った。
始めに計算法の概略を述べる。翼表面をパネルに分割し、それぞれに一定強さの吹出しを配置する。また、キャンバー面上にLanのQCMの理論に従って束縛渦とコントロールポイントを配置する。翼の背面に予めキャビテーションが発生する範囲を仮定し、その範囲内では目標速度を条件として、その他の翼表面では翼を貫く流れが無いという物体表面条件を課す。ここで、部分キャビテーションとスーパーキャビテーションの両方が扱えるように、それぞれに対応する条件式を導入する。さらにキャンバー面を貫く流れが無いという条件を課すことにすると、吹出しおよび渦分布とキャビテーション数を決定するための連立1次方程式が構成されるので、これを解いて未知数を求める。今、キャビテーションが発生するとした翼背面の範囲では境界を貫く流れが無いという条件は満足されていないので、翼前縁より翼表面のパネルを流れに沿うように再配置する。これがキャビティ形状となる。以上の操作をキャビティ形状が変化しなくなるまで繰り返す。
上記の方法を用いて、3次元楕円翼および矩形翼、後退角付3次元翼について計算を行った。いずれの翼に対しても、計算で求めたキャビテーション数とキャビテーション長さおよびキャビテイ最大厚さの関係は実験の傾向と良く一致した。また楕円翼については揚力・抗力係数についても本計算法により実験結果に一致する結果を得ることができた。現在、定常プロペラに対して拡張中である。