2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of external two-phase flow prediction method applicable to seawater environment
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17H03487
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
波津久 達也 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (60334554)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井原 智則 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (70767350)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 船舶工学 / 空気潤滑法 / 気液二相流 / 外部流れ / 抵抗低減 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
船底への空気供給による船舶推進抵抗低減技術（空気潤滑法）の高度化の観点から、本研究では、海水中を含む外部流れの二相流を対象とした新しい二相流解析手法の構築を最終目的とする。船底のような海水面下にある個体壁の周囲を流動する二相流の流動構造を高精度に予測する手法は発展途上であり、したがって、空気潤滑法による船体抵抗低減の最適化を図ることができない。本研究では、このような海水中を含む外部流れの二相流の流動構造と壁面摩擦特性を適切に再現できる新しい二相流解析手法を構築するため、以下の項目に重点を置いた実験的、解析的研究を行う。
１．海水中を含む外部流れの二相流の流動構造に関するデータベースの構築。
２．海水中を含む外部流れの二相流を対象とした二相流構成式の開発と空気潤滑法の設計指針提示。
平成30年度は、船底を極力模擬した矩形チャネル内二相流の実験を継続して実施し、特に、二相流動構造の流れ方向の空間発達特性と流動様式に関するデータベースを取得した。取得された実験データに基づき、二相流動構造と摩擦抵抗特性に及ぼす影響因子を評価した。並行して本学所有の回流水槽に昨年度製作したモデル船を設置し、外部流れの二相流実験の予備実験と実験装置の改良を行った。モデル船を用いた実験では気泡流から気膜流までの広範な流速条件において外部流れの二相流の局所流動パラメータ（ボイド率分布、界面積濃度分布、気泡径分布）の空間発達を取得できるよう、計測系の改良を行った。
さらに、海水中二相流の流動特性を評価するための静止液中気泡流実験を実施し、海水中二相流のモデル化や構成方程式の開発に必要となる気泡抗力係数と気泡の合一特性に関する実験データを取得した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度の実施目標（矩形チャネル内二相流実験データベースの拡張、モデル船を用いた二相流実験の予備実験と装置の改良等）を年度内にほぼ達成できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
モデル船による模擬船底下の二相流実験を行い、外部流れの二相流の局所流動パラメータ、流動様式マップおよび壁面摩擦抵抗に関するデータベースを構築する。模擬船底に形成する二相流の空間発達データを取得するため、当該年度中に実験装置を改造し、空気吹き出し方法と二相流計測部の位置を変更した実験を行う。これらの実験で得られたデータと矩形流路内二相流の実験データを比較することで、外部流れの二相流の流動特性を明らかにする。
取得された実験データと解析結果に基づき、海水中を含む外部流れの二相流を対象とした各種二相流構成式を開発するとともに、空気潤滑法の設計指針（抵抗低減のための二相流動条件等）を提示する。外部流れの二相流構成式の開発において重要となる点は、ボイド率や界面積濃度などの流動パラメータを定義する際に必要となる空間領域を適切に設定することである。船底を流動する外部流れは、チャネル内流れと異なり、幅方向と深さ方向の空間が無限となるため、流動パラメータの解析領域を決定する代表長さを新たに定義する必要があるが、本研究では、試験部流路幅、空気吹き出し部の幅、境界層厚さを代表の空間スケールとして各種二相流構成式の開発を試みる。
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Research Products
(1 results)
