2019 Fiscal Year Research-status Report
界面捕獲法と気泡力学モデルを改良したプロペラキャビテーションCFD計算手法の開発
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19K04872
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
坂本 信晶 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 (80550003)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 粘性CFD / プロペラキャビテーション / 界面捕獲法 / キャビテーションモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、汎用ソルバーに比べ低い計算負荷かつ高次な計算手法を用いた、舶用プロペラキャビテーションの粘性CFD計算を可能にすることである。
研究初年度は、先行研究を参考とし、キャビテーション界面を高精度に捕獲するための構造重合格子ベースの多次元THINC法のスキーム開発と検証、およびマクロスケール均質媒体キャビテーションモデルに、メソスケール要素を導入のための調査と、モデルを海上技術安全研究所で開発している、船舶用粘性CFDコード"NAGISA"に実装するための定式化を行うこととしていた。
多次元THINC法のスキーム開発については、"NAGISA"に即した構造格子ベースのプログラムを開発し、２次元・３次元のベンチマーク問題を用いた検証を行うと共に、計算法を静的・動的重合格子に拡張し、開発したプログラムの妥当性を検証した。検証結果は、2020年8月に開催される国内シンポジウムにて発表予定である。
キャビテーションモデルの定式化については、Schnerr-Sauerモデルをベースとし、"NAGISA"に組み込めるよう有限体積法に基づいた定式化を完了した。また最新の文献調査を元に、オリジナルのモデルに、気泡核の成長速度を組み込んだモデルを検討し、以後の研究実施に使用可能であることを確認した。
本研究の最終目的は、船尾伴流中で作動するプロペラキャビテーションの推定である。そのためには、船尾伴流そのものの推定も、精度よく行う必要がある。今年度は、他プロジェクトの成果を援用の上、実船スケールCFD計算により船尾伴流を精度良く推定する推定する方法を開発し、推定した伴流を実船計測結果と比較することで、手法の妥当性を確認した。
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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
初年度に実施予定としていた事項は、概ね達成したと考えられる。現在単相流れ解析に対応している粘性CFDコードの二相化は、次年度に最優先事項として実施する。
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| Strategy for Future Research Activity |
先ず、現在単相流れ解析に対応している粘性CFDコードの二相化を、最優先事項として実施する。同時に、昨年度開発した界面捕獲スキームの時間積分法を見直し、時間刻み幅を比較的大きく取っても安定して計算が可能な方法を検討の上、採用可能であることが分かればプログラムに実装する。開発した界面捕獲スキーム・キャビテーションモデルを、粘性CFDコードに実装する。
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| Causes of Carryover |
当該年度に参加予定であった国際学会に、申請者の事情により急遽参加不可となったため、学会参加費支払いの上、論文のみを提出した。このため、当初支出予定としていた宿泊代が必要無くなり、次年度に繰り越すこととなった。また、購入を予定していた計算ノード金額が、当初予定を若干上回ったため、計算ノードの購入を次年度以降とした。これらが、次年度使用額が生じた理由である。本繰越金額は、次年度の研究費として使用を予定している。
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