2020 Fiscal Year Annual Research Report
境界層相似模型を用いた船舶の省エネルギーデバイス性能推定法の開発
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19K22013
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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) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 船舶流体力学 / 省エネルギーデバイス / CFD / 境界層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
模型試験によって実船における省エネデバイスの性能評価を可能にする新たな試験法を開発する。模型船と実船の船尾の境界層厚さを船長で無次元化して比較すると、レイノルズ数の違いにより、模型船の境界層厚さの方が数倍大きい。そのため、模型船に省エネデバイスを装着する際に、幾何的に相似なデバイスを用いると境界層に対する相似則を満たさず、流れを制御する効果が著しく弱くなる。そこで、船尾部だけを再現した部分模型を考え、この模型の船尾における境界層厚さと仮想的な模型船全長の比が実船の場合と同じになり、かつ船尾の形状が実船と相似となるように設計する。これにより、省エネデバイスの形状は実船の形状を仮想模型長さに合わせて幾何的に縮小すれば、実船と同様な粘性影響を再現することができる。このコンセプトの有効性を検証するため、以下の検討をおこなった。
昨年度までの検討で、部分模型の船尾部分の境界層厚さは概ね実船の境界層厚さと相似になることが確認され、さらに、実船、全体模型、部分模型のそれぞれについて省エネデバイスとして、伴流改良フィンを装着してCFD計算を行い、部分模型におけるフィンの効果が実船のそれと同様であることを確認した。本年度は、省エネデバイスの性能評価を行うためにプロペラモデルを導入した自航状態でのシミュレーションにより、実践、全体模型、部分模型について推進性能を比較した。省エネデバイスによる性能向上は配置上の問題で見られなかったが、部分模型の推進性能が実船の推進性能を再現しており、本コンセプトの有効性が確認された。
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