• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2013 Fiscal Year Annual Research Report

ハイドロゲル塗膜による乱流渦の抑制と船底摩擦抵抗低減効果の解明

Research Project

Project/Area Number 24760675
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

高木 洋平  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40435772)

Keywords乱流制御 / 水和型塗膜 / ハイドロゲル / 直接数値計算 / すべり速度 / 多孔質性 / 乱流渦
Research Abstract

ハイドロゲルを海水中で形成する水和型船底塗料を用いたときに現れる乱流摩擦抵抗低減効果を、高分子ゲルによる応力緩和作用と壁面近傍に存在する乱流渦の関係を、回転二重円筒装置を用いた室内実験と、直接数値計算(DNS)による数値シミュレーションから明らかにした。平成24年度は、室内実験では塗膜を付加した内円筒を任意の回転数で回転させて摩擦抵抗(トルク)を作製し、抵抗低減効果を評価できる実験システムを構築した。一方数値計算では平行平板乱流のDNSコードを作製し、壁面上で局所的なすべり速度を導入してハイドロゲル塗膜の応力緩和作用を考慮した計算を行った。その結果、壁近傍の渦スケールに対応した周期的なすべり速度を発生させることによって効果的な抵抗低減効果が得られることがわかった。平成25年度は、室内実験では作製した回転二重円筒装置の内円筒に実際に塗料を塗布し、通常塗料とハイドロゲル塗料の抵抗特性を評価した。実際に抵抗低減効果が得られることが確認でき、さらに表面粗度をなるべく小さくし、塗膜厚みのみ変化させた試験を行った。その結果、膜厚みを薄くしたハイドロゲル塗膜の方が抵抗低減効果が高いことがわかり、膜内部への流体透過性が重要であることが示唆された。この流体透過性の影響をさらに詳しく調べるために、流体が透過するような多孔質壁を持つ平行平板乱流の数値シミュレーションを実施し、膜厚みを系統的に変化させた解析を行った。その結果、多孔質壁の厚みが乱流境界層厚みと同程度になるときに抵抗低減効果が得られることがわかった。本課題で得られた知見を踏まえて、船舶の大きさや航行条件に応じて塗膜施工時の調整を最適化することにより、船舶の燃費性能向上が期待できる。

  • Research Products

    (7 results)

All 2014 2013

All Presentation (7 results)

  • [Presentation] 流路壁面の多孔質性が乱流場に及ぼす影響2014

    • Author(s)
      高木,中本,岡野
    • Organizer
      化学工学会第79年会
    • Place of Presentation
      岐阜大学
    • Year and Date
      20140318-21
  • [Presentation] 流体透過性を有する多孔質壁面上での乱流抵抗増減効果に関する数値解析2014

    • Author(s)
      中本, 高木, 岡野
    • Organizer
      化学工学会第79年会
    • Place of Presentation
      岐阜大学
    • Year and Date
      20140318-20140320
  • [Presentation] 薄い多孔質壁を持つチャネル乱流での乱流構造と抵抗増減効果の関連性2013

    • Author(s)
      中本,高木,岡野
    • Organizer
      第27回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      20131217-19
  • [Presentation] せん断応答性を有する塗膜の乱流抵抗低減効果2013

    • Author(s)
      高木, 中本, 岡野
    • Organizer
      化学工学会第45回秋季大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      20130916-20130918
  • [Presentation] Numerical study on turbulent drag reduction in channel flow with non-uniform slip wall responding shear stress2013

    • Author(s)
      Y. Takagi, M. Nakamoto and Y. Okano
    • Organizer
      9th World Congress of Chemical Engineering Incorporating 15th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (WCCE9&APCChE2013)
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      20130818-20130823
  • [Presentation] Numerical study on the influence of turbulent structure in a channel with wavy-walls on drag reduction2013

    • Author(s)
      M. Nakamoto, Y. Takagi, Y. Okano
    • Organizer
      8th International OpenFOAM Workshop
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      20130611-20130614
  • [Presentation] Numerical investigation of the drag reduction mechanism in turbulent channel flow with local slip velocity2013

    • Author(s)
      Y. Takagi, M. Nakamoto and Y. Okano
    • Organizer
      The Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow 2013 (ASCHT'13)
    • Place of Presentation
      Hong Kong, China
    • Year and Date
      20130603-20130606

URL: 

Published: 2015-05-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi