2018 Fiscal Year Annual Research Report
Design method for high performance propeller based on optimization of ship stern wake distribution and propeller blade shape
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16K06920
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
白石 耕一郎 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (40586591)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
一ノ瀬 康雄 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (00550021)
澤田 祐希 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (60711356)
新川 大治朗 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (40785549)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 舶用プロペラ / 多目的最適化 / 差分進化 / キャビテーション / 効率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、従来のプロペラ翼形状最適化問題について、船尾伴流分布を設計変数として加えることで、更なる高性能なプロペラ設計が可能なプロペラ設計手法を構築することである。平成30年度は、差分進化を用いたプロペラ翼形状の多目的最適化手法を開発した。そして、内航船プロペラを対象に翼形状の多目的最適化を行い、開発した手法によって、対象プロペラよりも優れたプロペラを設計できることを数値計算及び水槽試験において確認した。
（１）差分進化を用いた翼形状の多目的最適化手法の開発
プロペラ単独効率、キャビテーション性能、そしてスラストの制約を考慮したプロペラ翼形状の多目的最適化を行うために、昨年度開発したプロペラ翼形状最適化プログラムの拡張を行った。具体的には、適応型差分進化アルゴリズムであるJADEと非優越ソートを用いたNSGA-2を組み合わせて、プロペラ翼形状最適化に適した多目的最適化アルゴリズムを開発した。そして、開発したプログラムを用いて内航船用プロペラ（以後、母型プロペラ）の多目的最適化計算を実施し、数値計算において効率約1.４％向上、最大キャビテーション面積を約10%減少させたプロペラの設計に成功した。
（２）水槽試験による翼形状の多目的最適化手法の有用性検証
数値計算によって最適化したプロペラの模型プロペラを製作し、POT試験とキャビテーション試験を実施した。そして、最適化したプロペラと母型プロペラについて、プロペラ単独効率とキャビテーション性能（変動圧力）の比較を行った。その結果、プロペラ単独効率が約1%向上、変動圧力が約5%以上低減することを水槽試験において確認し、開発した最適化手法の有用性を示した。また、本研究成果について1件の国内学会発表、2件の国際学会発表を行った。
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