2010 Fiscal Year Annual Research Report
ゼロエミッション風力推進船に向けた多帆装船の空力性能向上に関する研究
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22760636
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
中島 卓司 広島大学, 大学院・工学研究院, 助教 (40444707)
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| Keywords | 風力推進船 / 翼帆 / 空力干渉 / 翼間干渉 / 数直流体力学 |
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| Research Abstract |
本年度は、ゼロエミッション風力推進船に求められる空力性能向上技術構築のための基礎的検討として、単独翼型硬帆ならびに2～3枚の同翼帆列を対象とした数値解析と風洞模型試験を実施し、以下に述べる知見を得た。
1.境界要素法を用いた3次元非粘性流動解析:各翼帆の迎角を一様に変化させた解析に加え、翼帆列に対する見かけの風向角を変化させて解析を実施した。その結果、翼帆列内の翼帆間の空力干渉により各翼帆が生じる空気力の大小関係に変化を生じることが示された。また、見かけの風向角の変化は風に対する各翼帆の相対的な位置の変化を生じ、それに伴って翼帆間干渉の生じ方が変化することが示された。
2.有限体積法による3次元乱流流動解析:翼帆列に加え、船体を模擬した台座を考慮した解析を行い、翼帆列-船体間の干渉影響について検討した。その結果、船体側端からの流れの剥離や船体による風向の変化などによって、甲板上の翼帆に作用する風速分布が非一様となり、翼帆列の空力特性が変化することが確認された。
上記2手法による解析結果を低迎角条件において比較すると、両者は定性的な一致を示した。従って、各翼帆が低迎角条件にある場合、各翼帆が生じる循環の干渉が翼帆間の空力干渉における支配的要素であると考えられた。
3.風洞模型試験:1/100スケール模型による風洞試験を実施した。各翼帆に作用する空気力の計測とともに、熱線流速計による風速計測手法を導入、確立して、数値解析の妥当性検証に利用可能なデータを取得した。低迎角条件下の翼帆列では、各翼帆の相対的な揚力が数値解析結果と定性的に一致し、数値解析の妥当性が確認された。また、翼帆列中の一部の翼帆を単独翼帆の失速角を超える高迎角とした場合、条件によっては同翼帆が単独時の最大揚力を上回る揚力を生じることが確認され、相互干渉を失速抑制と翼列の揚力性能向上に利用できる可能性が示された。
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