| 研究課題/領域番号 |
20K04941
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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 | 九州大学 |
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研究代表者 |
金丸 崇 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90612127)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | プロペラ-舵干渉 / 省エネ舵 / フィン付舵 / プロペラ後流 / 舵推力 / 舵抗力 / ESD / 低抵抗舵 / プロペラ後流中舵抵抗 / SQCM |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、応募者が考案した省エネ舵の改良に取り組む。
初めに、パネル法による理論的数値シミュレーション法の改良を行い、また、CFDによる数値シミュレーションも併用し切り欠き部の流場の詳細を調べることで、仮定するメカニズムとの整合性を取る。また、応募者の研究室が所有する高速回流水槽を用いたプロペラ後流中舵性能試験とPIVによる舵前後の流場観察を行う。性能試験は、プロペラ幾何形状やプロペラボスキャップ形状を変更させて設計、模型製作を行い、実施する。これらの試験の結果は、切り欠き付舵のメカニズムの解明に役立つ。なお、最終年度には、研究成果を反映させた実用的舵の試設計と模型試験を実施する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，プロペラが後流場に作り出す旋回流によるエネルギ損失を効率良く回収し，推進性能を向上させるための舵として，フィン付舵を取り上げ，理論的基礎検討から水槽模型実験，PIV，CFDによるシミュレーションに取り組んだ。
フィン付舵自体は，実用化されているが，研究代表者は流体力学，特に翼理論に基づく省エネメカニズムの詳細を調べ，フィン形状を楕円にすることにより，一般的に用いられている形状のフィンよりも，大きなフィン推力が得られ，舵抗力が低減することを示した。また，プロペラの推力の変化まで考慮した，プロペラ-舵系の推進効率についても優れることを，理論計算，CFD，および水槽模型実験により示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
プロペラ-舵の干渉を利用した様々な省エネデバイスが実用化されている。一方，これらに関する研究は，船体を含めた自航要素の評価で行われるものが殆どである。実用の設計上，自航要素の評価は重要であり，当然着目すべきである。しかし，複雑な現象の流体力学的な干渉を詳細に知るには，より基本的な検討が望ましい。本研究ではプロペラと舵のみの干渉に着目し，フィン付舵の効果について詳細を調べ，フィンと舵本体の推力にはある程度トレードオフの関係があること，フィンは壁（舵面）に付加されているにもかかわらず鏡像効果を有しない等，これまでに着目されなかった流体力学的見地からの考察を示しており，学術的意義が大きいと考える。
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