2018 Fiscal Year Annual Research Report
Re-construction of Ship Resistance Theory using CFD and Tank Tests
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18H01638
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
日野 孝則 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60373429)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 船体抵抗論 / 計算流体力学 / 摩擦抵抗 / 圧力抵抗 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
船舶の抵抗特性は流体力学的性能の基本要素であり、船舶流体力学における重要な概念であるが、従来の模型試験による抵抗推定において用いられる多くの仮定は流体力学的に合理的とは言えないものであり、抵抗の実船スケールへの外挿値は多くの誤差を含んでいる。本研究は、計算流体力学(CFD) 手法によって得られる詳細な流場情報を活用して、流体物理に基づいて船体抵抗理論を再構築し、新しい抵抗成分の分離とその尺度影響評価法を開発することを目的としている。
本年度は要素技術として、平板摩擦抵抗に関する検討および形状影響係数の基本的検討を実施した。
平板摩擦抵抗係数については、船体まわりの解析で実績のある乱流モデルとして、k-omega SSTモデルを採用し、模型スケールから実船スケールに至る広範囲のレイノルズ数に対して平板の摩擦抵抗を計算した。さらに、計算結果について格子密度の影響を調査し、精度評価を行った。
形状影響係数は自由表面影響のない条件の下での粘性抵抗から求める必要がある。粘性抵抗は摩擦抵抗と圧力抵抗の和で与えられるが、CFD による圧力抵抗算定には不確かさが存在すると考えられる。不確かさの調査のため、支配方程式から粘性影響を除去したオイラー方程式を用いて非粘性流れを計算する手法を開発した。この手法で二重模型流れを計算し、圧力積分の誤差評価を行った。
また、実際の船型を対象として、CFDにより形状影響係数の推定を行い、実験データとの比較により精度を検討した。
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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
年度計画にそって、要素技術の検討を行い、平板摩擦抵抗および形状影響係数について、基礎的な事項について精度検証を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は本年度に引き続き、要素技術として平板摩擦抵抗に関する検討および形状影響係数の検討を実施する。
1) 平板摩擦抵抗に関する検討
平板摩擦抵抗係数については、乱流モデルの影響をさらに調査し、最近提案された摩擦抵抗公式との比較によって、尺度影響を考察する。
2) 形状影響係数の検討
CFDによる形状影響係数評価を実用船型に適用し、二重模型流れによる推定と水槽試験と同様の低フルード数の流れによる推定を比較して、両手法の精度を検討する。さらに、肥大船を対象とした水槽試験を行い、形状影響係数の推定精度を確認するとともに、抵抗成分分離のための基礎資料を得る。
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| Remarks |
Specialist Committee on Combined CFD/EFD Methods, International Towing Tank Conference
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