Study on development of experimental method for estimating blade deformation of elastic model propellers.

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K04554
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 澤田 祐希 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 (60711356)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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) ; 新川 大治朗 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 (40785549)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 3D PTV / 弾性プロペラ / キャビテーション / 変形量計測 / 3次元形状計測

Outline of Annual Research Achievements

本研究で用いる三次元粒子像追跡法(3D-Particle Tracking Velocimetry：以降3D-PTV)は、主にトレーサーを用いた流場解析に使用される計測法であるが、粒子の変位量から速度を求めることから、変形を伴う高速移動物体の変位量が計測可能である。そのため、弾性変形する樹脂製プロペラに対し、翼面に標点を塗布し、その標点を粒子として3D-PTV解析を行うことで、翼面の多点計測が可能であり、高精細な変形量計測データの取得が可能である。
本年度では、以下の内容を実施した。
3D-PTVを用いた計測システムを構築し、空気中において変位物体を対象とした計上計測を実施し、計測精度の検証を行った。3D-PTVによる変位計測の精度検証として、2台の同期撮影が可能なカメラを用いて、校正板標点および曲面を持つプロペラ静止翼を対象とした空気中多点計測を実施した。校正板はX,Y,Z軸の3方向にトラバース可能であり、変位計測の際は複数パターンの標点を撮影し、それぞれの変位量の精度検証を実施した。本研究の主な計測対象である樹脂製弾性プロペラは水中にて作動するものであるが、空気中にて曲面を持つ物体の変位が計測できれば、水中であっても計測が可能である。静止翼の計測では、半径比ごとの翼面既知座標に標点を塗布し、角度変更した複数パターンの翼面を撮影し、変位量計測の計測精度を検証した。今後は水中にて作動する樹脂製弾性プロペラを対象として、3D-PTVによる翼変形量計測を実施し、組合せラインCCD法との同時計測を実施する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画の通り、本研究の要である3D-PTVを用いた計測システムを構築した。そして、空気中において校正板標点と樹脂製模型プロペラの変位計測を行い、想定した精度を有することと確認した。今後予定している弾性プロペラの翼変形量計測の実現可能性が確認できた。

Strategy for Future Research Activity

次年度では、以下の内容を実施する。
(1)構築した計測システムを水中へ適用するため、キャビテーション水槽にて弾性模型プロペラを対象とした翼変形量計測を行う。
(2)3D-PTVと併用して組合せラインCCD法を用いた計測システムを構築し、変形によるキャビテーション形状影響について検証する。

Causes of Carryover

今年度実施した計測システムの検証試験では、研究員のみで対応でき、実験補助員を必要としなかった。そのため、今年度使用を予定していた実験補助員の人件費（謝金）は、次年度実施するキャビテーション試験での実験補助員の人件費として使用する予定である。