2020 Fiscal Year Research-status Report
Construction of multi-view cavity shape measurement and improvement of theoretical calculation of propeller cavitation
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19K04871
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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) |
金丸 崇 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90612127)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | キャビテーション / キャビティ形状計測 / 多視点型ラインセンシング法 / SQCM（パネル法） / 攪乱速度ポテンシャル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、複数台のラインセンサーを多角的に配置することで、界面が不安定な三次元形状を計測可能な多視点型ラインセンシング法を開発し、本計測法を用いてシートキャビテーション、翼端渦キャビテーション、翼端部クラウドキャビテーションの形状計測が可能なキャビティ形状計測法を構築することを目的としている。また、開発した計測システムを用いた理論計算法の高精度化を図ることも目的としている。
今年度は、昨年度構築した多視点型ラインセンシング法の理論と計測法に基づき、計測システムの開発を行った。具体的には複数台カメラの制御プログラムの開発、複数台カメラから得られる画像の解析プログラムの開発を行った。
理論計算法であるSQCMの更なる精度向上のため、計算アルゴリズムの改良を行った。具体的には、キャビティ表面の境界条件式の攪乱速度ポテンシャルの時間微分項を厳密に取り扱うことで、キャビテーションパターンと変動圧力の推定精度が向上することを確認した。
また、749型内航性船用プロペラの模型プロペラを対象に実施したキャビテーション形状計測結果を論文として取りまとめ、11th International Cavitation Symposium （CAV2021）に投稿し、採択された。2021年5月に発表予定である。
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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
多視点型ラインセンシング法の計測アルゴリズムのブラッシュアップを図り、計測プログラムの修正を行った。また、キャビテーションの形状の変化をより捉えやすくするために、カメラ配置の再検討を行い、カメラ治具の設計を行った。
理論計算については、プロペラ翼の厚さ、キャンバー、プロペラ翼数について系統的に変化させた計算を実施し、文献による試験結果と比較した。キャビテーションパターンについては、全てのケースについて良好な結果が得られた。また、変動圧力についても、幾何形状の変化による差異を計算で定性的に捉えられることが可能であることを確認した。しかし、理論計算は全体的に変動圧力を過小評価する傾向があり、また、幾何形状による差異も小さく評価することが分かった。一方、その計算法について、理論的に厳密に取り扱いながら計算時間を短縮でできる手法を開発し、今後の課題への取組にも有益となる成果を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度も引き続き、多視点型ラインセンシング法に基づいた計測システムを用いて模型プロペラの形状計測を行い、計測精度の検証とシステムのブラッシュアップを行う。その後、実際に模型プロペラに生じるキャビテーションの形状計測を実施し、システムの有効性の検証を行う。
理論計算については、より厳密なモデル化でキャビテーションを解くことを試みる。また、翼端部のキャビテーションについても変動圧力に有意な解が得られるようモデルの改良を行う。具体的には、翼端の局所的スーパーキャビテーション部を扱うための現行の簡易モデルから、翼面上のキャビティとスーパーキャビティを一体として扱う厳密なモデルを導入する。
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| Causes of Carryover |
今年度は新型コロナウィルスの影響で、参加を予定していた国内外の学会が中止や延期となった。そのため、今年度支出を予定していた旅費は次年度に繰り越している。
また、次年度の水槽試験で計測システムの検証を行った後、計測システムの改良を行う。そのため、今年度の計測システムの構築費用の一部を次年度に持ち越している。
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Research Products
(2 results)
