| Project/Area Number |
24K01104
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
大森 拓也 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 系長・グループ長 (90889940)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大橋 訓英 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 副系長 (10462871)
茨木 洋 九州大学, 工学研究院, 助教 (20274508)
古川 芳孝 九州大学, 工学研究院, 教授 (90253492)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2026: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2025: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
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| Keywords | 船舶操縦性 / 浅水 / 狭水路 / 制限水域 / CFD / PMM / 数値流体力学 |
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| Outline of Research at the Start |
運河のような狭水路内での船舶操縦運動を記述する、新しい数学モデルの構築を行う。研究成果から、外力（潮流・風圧力等）下における操舵・針路保持等の操縦運動シミュレーションを可能にし、数値流体シミュレーション・水槽試験により検証する。
狭水路内の操縦運動モデルでは、開水域で使われる横流れ角・回頭角速度・舵角に加え、水路内における左右位置等を考慮し、膨大なパラメータ数が必要と想定される。これを効率的に行うため、モデル式導出や操縦シミュレーション検証に、水槽模型試験と共にCFDを広く活用する。
最終的には、外力下での針路保持や運河進入の可否判断という航行時の現実的な問題に対応できる技術体系構築を目標とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
水路内の操縦運動モデル構築とともに、操縦運動モデルの検証のための水路内自由航走を含む水槽試験およびCFD計算を実現する必要がある。今年度はそのための水槽試験準備やCFDシミュレーションの予備検証を実施した。
CFDによる自由航走直接シミュレーションの前段階として、非定常流体力の推定精度を確認するため、非定常拘束試験であるPMM試験のCFD計算を水路内で実施し、九大水槽での実験結果と比較検証した。浅水や狭水路では無限幅・深水条件時に較べて横力等の流体力が増加する様子を流場計算で再現できた。実験値と計算値は、横力・回頭モーメントについては良好に一致した。一方で前後力は位相に乖離があったが振幅は推定できることがわかった。
以上より水路内のpure sway運動については高い精度でCFDシミュレーションできることを示し、非定常流体力、ひいては水路内の非定常運動をCFDで直接シミュレーションできる可能性を示した。この結果は国際会議に投稿し2025年度に発表予定である。
また、次年度以降の水槽試験を計画検討し、水路壁模型を設計・製作した。これまでの検討は垂直壁で水路断面は矩形であったが、スエズ運河は傾斜壁で水路断面は台形になることから、傾斜壁用の水路壁模型とした。形状は直線水路と円弧水路両方に対応できるものを設計した。また次年度に製作する新規模型船についても大型コンテナ船の公開船型DTCを選択し、模型船と水路壁のスケールを決定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
水槽試験の準備・CFD計算法開発ともおおむね計画通りに進展している。水槽試験時期については水槽日程の都合もあり分担者と調整して進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2025年度は24年度に製作した水路模型により水路断面形状の影響を確認する水槽試験を実施する。また新規の船体模型を製作し、船型を変えたデータも取得する。これらにより水路内の操縦運動モデルの一般化を進めることを狙う。
CFDについては、水路内での自由航走水槽試験を実施する前にCFDシミュレーションで安全性を確認し試験条件を決定するため、水路内での自由航走シミュレーション実施に向けて格子・計算条件等の検討調整を進める。
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