超高速船のウォータージェット推進に伴う振動および損傷に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09651016
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 安澤 幸隆 九州大学, 工学部, 助教授 (10191123)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 正広 九州大学, 工学部, 助手 (70173713) ; 豊田 和隆 九州大学, 工学部, 助手 (10274507) ; 香川 洸二 九州大学, 工学部, 教授 (00253500)
• Keywords: ウォータージェット / 超高速船 / 振動 / 流力弾性

Research Abstract

高速船の推進器に用いられているウォータージェット推進器の構造について調査し、そのダクト内の流速分布を数値解析によって求めた。次にウォータージェット推進器のダクト部分の構造を有限要素を用いてモデル化し、流体に接していないときの構造のみの固有振動数と振動モードについて調べた。ウォータージェット推進器ダクト内を流体が流れているときの振動特性を調べるために、流体部を境界要素を用いて定式化し、一様流速Uを有するポテンシャル流れがダクト構造に接しているときの付加剛性マトリックス、付加粘性マトリックス、付加水質量マトリックスを定式化した。その結果、付加剛性マトリックスは見かけ上剛性を減らす効果があり、流速の自乗と流体の密度に比例することがわかった。また付加減衰マトリックスは流速と流体密度に比例することがわかった。付加水質量マトリックスは流体密度に比例し、流体の速度には依存しないことがわかった。これにより、ダクト内の流体の流速に応じて固有振動数が低下して、不安定振動が発生する可能性があることがわかった。