| 研究概要 |
ヒレの往復運動や体躯の屈曲により遊泳を行う魚類の推進はモータとプロペラを用いる通常の船舶推進に比べて高い効率を実現していると言われてきた.本問題は,現象が非定常であることと,魚類の運動を模擬すること自体が簡単でないために未解決の多くの問題が残されている.魚類型推進は,一般の船舶と異なり種船体にあたる抵抗体とプロペラにあたる推進器の区別が明確でないため,抵抗と推力を個別に調査し,自航状態でそれらの相互作用を検討するという従来船舶工学で用いられてきた解析方法をそのまま適用することはできない.そこで本研究では,まず自航状態における推力と抵抗の簡易推定法を提案し,回流水槽における多関節翼模型の寒験とCFDによる数値計算結果を組み合わせて総合的に分析することにより,推進メカニズムの解明を試みた.研究の対象としては2次元翼であるが,キャンバーラインを自由に変形できるモデルと模型を用い,翼運動としては正弦波の進行運動として表現することによりパラメトリックな分析を可能とし,基礎的な推進特定の調査を行った.
本研究で得られた成果は以下のようにまとめることができる.
1.回流水槽における模型実験とCFDによる数値計算の統合システムを構築し,データの互換と総合的な検討を可能とした.これにより模型実験だけでは解析ができなかった一様流に対して垂直方向への仕事を表面の圧力分布とせん断応力から推定することにより,実験結果とあわせて翼推進の効率の検討を可能とした.
2.翼運動と基本パラメターと推進特性の変化を系統的に調べることにより,抵抗特性,推力変化ならびに推進効率の分析を行うことができた.特に翼運動の位相速度の変化に着目し,翼面上の波数の増加により抵抗値が増える傾向と,推力とのバランスにより自航速度の決定が行われるプロセスを流体力学的に分析することができた.
|
