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数値流体力学的手法による非定常キャビテーションの計算法の開発

Research Project

Project/Area Number 14702055
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 船舶工学
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

川村 隆文  東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (80334324)

Project Period (FY) 2002 – 2003
Project Status Completed (Fiscal Year 2003)
Budget Amount *help
¥25,220,000 (Direct Cost: ¥19,400,000、Indirect Cost: ¥5,820,000)
Fiscal Year 2003: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
Fiscal Year 2002: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Keywordsキャビテーション / 翼 / プロペラ / シートキャビティ / クラウドキャビティ / 数値シミュレーション / シート・クラウドキャビテーション / Level-Set法
Research Abstract

プロペラやポンプなどに発生する非定常キャビテーションの新しい数値予測方法を開発した。気泡群型モデルと総称される単一気泡の体積運動の支配方程式を拡張したモデルや、バロトロピーモデル等の平衡状態を仮定したモデルを全計算領域で使用することが一般的であるが、本研究では、気相体積比率が大きい翼面上のシートキャビティの領域においては、自由表面流れの数値解法を応用した方法である「シートキャビティモデル」を使用し、翼面から離れたクラウドキャビティに対しては従来の気泡群型モデルを適用するという、新しいハイブリッドモデルの開発を行った。
新しいモデルと古いモデルの比較計算を3種類の翼型に対して行った結果、新しいモデルはシートキャビティの成長と崩壊の非定常挙動の再現性において従来モデルよりも優れていることが分かった。時間平均揚力および抗力といった統計量の予測における精度も大幅に向上することを示した。
また、ピッチング振動する2次元翼と不均一流中で作動する舶用プロペラまわりのキャビテーション流れについて数値シミュレーションを行い、時間的に変動する圧力場におけるキャビテーションの挙動についても高精度で予測が可能なことを示した。さらに、計算結果の可視化によってキャビテーションの発生により翼面上の剥離泡の成長速度が大きくなるとともに、放出された渦に誘起された逆流によって急速に消滅するという現象の詳細が明らかになった。

Report

(2 results)
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All Other

All Publications (11 results)

  • [Publications] T.Kawamura, M.Sakoda: "Comparison of bubble and sheet cavitation models for simulation of cavitating flow over a hydrofoil"Proceedings of the Fifth International Symposium on Cavitation(cav2003). (CD-ROM). (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] T.Watanabe, T.Kawamura, et al.: "Simulation of steady and unsteady cavitaion on a marine propeller using a RANS CFD code"Proceedings of the Fifth International Symposium on Cavitation (cav2003). (CD-ROM). (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] S.H.Rhee, T.Kawamura, et al.: "A Study of Propeller Cavitation using a RANS CFD Method"Proceedings of the 8th International Conference on Numerical Ship Hydrodynamics. (CD-ROM). (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 川村隆文, 竹腰善久, 他: "二次元翼の非定常キャビテーションの数値シミュレーション"キャビテーションに関するシンポジウム(第12回)講演論文集. 109-112 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 竹腰善久, 川村隆文, 他: "ピッチング振動翼に発生するキャビテーションの数値シミュレーション"キャビテーションに関するシンポジウム(第12回)講演論文集. 113-116 (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 迫田我行, 前田正二, 川村隆文, 山口一: "シートキャビティにおけるre-entrant jetの影響"日本流体力学会年会2002講演論文集. 318-319 (2002)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 渡辺貴之, 川村隆文, 前田正二, 掛川晃彦, 山口一: "レーザーホログラフィ法による水ジェットキャビテーションの計測"日本流体力学会年会2002講演論文集. 320-321 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 掛川晃彦, 横山裕, 渡辺貴之, 川村隆文, 前田正二, 山口一 他: "キャビテーション・ジェットによる有機化合物の分解に関する基礎研究"日本機械学会2002年度年次大会講演論文集. (III). 261-262 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] T.Kawamura, A.Kakugawa, Y.Kodama, Y.Moriguchi, H.Kato: "Controlling the Size of Microbubbles for Drag Reduction"Proceedings of the 3rd Symposium on Smart Control of Turbulence. 121-128 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] T.Kawamura, Y.Kodama: "Numerical simulation method to resolve interactions between bubbles and turbulence"International Journal of Heat and Fluid Flow. 23. 627-638 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Takekosi, T.Kawamura 他: "Application of Optimization Algorithm to Propeller Blade Sections"Proceedings of the 8th Symposium on Nonlinear and Free-Surface Flows. 67-70 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report

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Published: 2002-04-01   Modified: 2016-04-21  

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