2021 Fiscal Year Annual Research 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 / 三次元形状計測 / キャビティ形状計測 / SQCM（パネル法） / 理論計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，計測対象の表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用いたキャビティ形状計測法を構築し，キャビティ形状計測結果を用いた理論計算法の高精度化を目的としている．今年度は，昨年度までに開発したキャビティ計測システムを用いて，模型プロペラの翼形状計測とキャビティ形状計測を実施し，計測システムの精度及び有効性の検証を行った．理論計算については，キャビティ表面パネルによって構成されるキャビティ体積要素ごとに変動圧力を計算する手法を開発し，水槽試験結果と比較検証を行った．以下に各実施項目の詳細を述べる．
（キャビティ形状計測システムの構築）
開発したキャビティ形状計測システムを用いて，青雲丸I世HSPの模型プロペラの翼形状とキャビティ形状計測を行った．翼形状計測の結果，従来の組合せラインCCD法に比べ，多視点型ラインセンシング法は計測精度が50％以上向上することを確認した．キャビティ形状計測では，使用カメラの増加によるロバスト性が向上と光学系の改良による輝度分布のピーク検出感度が向上することで，端部クラウドキャビテーションと翼端渦キャビテーションの形状も捉えることが可能であることを示した．
（理論計算法の高精度化）
SQCMによる非定常プロペラ計算法をベースとする，キャビテーションによって誘起される変動圧力計算法の更なる改良を行った．キャビティ表面パネルによって構成されるキャビティ体積要素ごとに変動圧力を計算し，これらの総和による変動圧力計算法を示した．本計算法によって，キャビテーションパターン，キャビティ面積，キャビティ体積について，計算の方が大きく評価する傾向があるものの，定性的に実験値を表現できることを示した．また，変動圧力の波形についても，従来法よりも実験による波形の特徴をよく捉え，変動圧力振幅の1～3次成分の分布についても実験値に近づくことを示した．
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