| 研究課題/領域番号 |
19K04872
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
坂本 信晶 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 (80550003)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 舶用プロペラ / キャビテーション / THINC法 / 構造重合格子 / 有限体積法 / 粘性CFD / プロペラキャビテーション / 界面捕獲法 / キャビテーションモデル / 二相流 / 舶用プロペラキャビテーション / 気泡力学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、新しい代数的VoF法と重合格子法を併用した高精度界面捕獲手法の開発、および気泡力学ベースのキャビテーションモデル改良を行い、舶用プロペラキャビテーション計算に適した粘性CFD手法を構築する。本研究には、海上技術安全研究所で開発を進めている舶用CFDソルバー”NAGISA”を用いる。界面捕獲法には、数値拡散の少ない多次元THINC法を採用し、局所空間解像度を上げるために重合格子を併用する。キャビテーションモデルには従来の気泡力学ベースの手法に、メソスケール要素を取り入れ、気泡の生成・消滅項のモデル化を改良する。開発した手法による計算結果は、水槽試験結果等と比較しその妥当性を確認する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、従来非構造格子ベースの商用ソルバーに依存しがちであった舶用プロペラ周りに発生するキャビテーションの推定を、構造重合格子ベースのin-houseソルバーを用い、比較的少ない格子数で精度良く計算可能とするための粘性CFD計算コードを開発した。具体的には、界面捕獲手法として多次元THINC法を採用し、キャビテーションモデルには気泡力学に基づく標準的なモデル(Zwart-Geber-Belamri, Schnerr-Sauer)を導入した。その結果、２次元naca0015翼および省エネ付加物有無の状態の船尾伴流中で作動するプロペラ周りの、非定常なキャビテーション発生状態が推定可能となった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、従来非構造格子ベースの商用ソルバーに依存しがちであった、舶用プロペラ周りに発生するキャビテーションの推定を、構造重合格子ベースの自作ソルバーを用い、比較的少ない格子数で精度良く計算可能とするための粘性CFD計算コードを開発した。ソルバーのキャビテーション計算に対する精度については、より定量的な検証が必要とはなるものの、比較的低い計算負荷で、舶用プロペラに発生するキャビテーション計算を可能とする基礎技術の開発が完了したと考えられる。
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