鉛直下向き揚力を発生する没水翼の造波現象に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452350
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 茂里 一紘 広島大学, 工学部, 教授 (90011171)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 二宮 伸治 広島大学, 工学部, 助手 (60237774) ; 土井 康明 広島大学, 工学部, 助教授 (10134454)
• Keywords: 揚力 / 没水翼 / 造波抵抗 / 境界要素法

Research Abstract

本年度は、現有の境界要素計算プログラムを拡張改編し、揚力体(ここでは鉛直下向き,揚力を発生する3次元翼)を持つ物体まわりの流れと流体力を求めるための計算コードを開発した。計算は直接法により速度ポテンシャルを求めるもので、三角形パネル内で1次の内挿関数を用いている。翼後縁ではクッタの条件を満たすためのパネルを付加している。
まず、没水翼の容積を変化させずに断面形状を変化させることにより、揚力変化が造波抵抗に及ぼす影響を調べた。アスペクト比が3である翼について計算した結果、揚力値が翼の排水量に等しくなるときに造波抵抗が最小となり、ほぼ波無し状態となることが判明した。続いて、半没型高速船の船体中央部に付けた翼の形状を変化させて計算した結果、造波抵抗が翼形状によって変化し、鉛直下向き揚力を発生する翼は造波抵抗を軽減することを確認した。
また、実用船型に翼を取り付けることによって、造波抵抗の軽減が実現できることを数値計算により確認した。計算には境界要素法の一種のRankine Source法を用い、翼は揚力線に近似した数値法を用いた。計算法の妥当性を検討するため、シリーズ60船型の船首部に翼を装着した場合の波高を、実験から得られた波高と比較し、本数値計算の有用性を確めた。続いて、翼の位置とそれによる揚力の大きさなどで生じる波と造波抵抗の変化を調べ、船首の適切な場所に翼を設置することにより、造波抵抗が軽減されることがわかった。