2021 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 – 2023-03-31
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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 / 二相流 |
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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の計算手法を用いた、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。
研究計画において3年目では、年度前半までに実装した計算手法(特に界面捕獲法)についてアルゴリズムの見直しを含む高速化を行い、その後、３次元プロペラを用いたキャビテーション計算を実施することとしていた。
上記計画に基づき先ず、船舶用CFDソルバー"NAGISA"に実装した多次元THINC法に基づく界面捕獲スキームについて、アルゴリズムの見直しを行うことで、１サイクル当たりの計算時間を初期コードに比べ約1/3に短縮した。この作業と並行し、２次元naca0015翼周りのキャビテーション計算を行い、翼面上圧力分布、キャビテーションパターンを既存実験結果と比較した内容を、国内シンポジウムにて発表した。巨視的なキャビテーションパターンについては、キャビテーション水槽における試験結果をよく再現できていることを確認した。次に、３次元プロペラ計算に対応すべく、流入境界条件として船尾流速分布を模擬した非一様流を与える方法を開発し、その条件下で、回転するプロペラ翼面上へのキャビテーション発生が再現できることを確認した。
しかし、開発に用いた二相流れ計算コードに修正すべき点が見つかったため、当初計画を１年延長することとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
二次元、三次元問題を通じたキャビテーション流れの検証過程において、開発に用いた二相流れ計算コードに修正すべき点が見つかった。修正にはある程度まとまった時間が必要であり、また他業務に対するエフォートの投入があったため、当初計画を１年延長することとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、二相流れ計算コードの修正を実施中であり、これを可能な限り早く完了した上で、相変化がない状態での二相流計算検証を行い、3次元舶用プロペラを対象としたキャビテーション計算に移行する予定である。また、当初計画にあったキャビテーションモデルの高度化(簡易的な圧縮性の考慮、気泡核の成長速度の考慮、キャビテーション領域における渦動粘性の修正など)についても、実施する予定である。
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| Causes of Carryover |
開発内容に修正すべき点を発見し、まとまった時間が必要であるため研究期間を１年延長したため、次年度使用額が生じた。当該助成金については、学会参加費等に充当し全額使用予定である。
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Research Products
(2 results)
