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近年の船舶分野においても排ガス規制に伴い、舶用エンジンのサイズが小さくしたことで船舶の操縦性が悪くなるケースがみられる。そのため実船スケールにおける船舶の操縦性を推定することは船舶の安全性において重要である。そこで本研究においては海上技術安全研究所が開発したRANSソルバーNAGISAと重合格子システムUP_GRIDを用いて、模型および実船スケールでの操縦シミュレーションを実施し、流体力の比較のみならず模型試験では難しい流場解析から船舶操縦性の尺度影響について研究を実施した。
対象船は操縦性が問題になりやすいタンカー船型であるKVLCC2とした。先ずは模型スケールにおいて、過去に実施された模型試験の操縦流体力微係数の比較を行うことで、妥当と思われる計算格子、乱流モデル等のシミュレーションモデルを決定した。次に模型ースケールで比較的良い結果が得られたシミュレーションモデルを基に壁関数や格子密度を上げることで実船スケールの操縦シミュレーションを実施した。
模型スケールにおいてはModel pointとShip pointで計算を実施したが、流体力においてはModel pointの方がShip pointよりも実船スケールに近い結果となることが明らかとなった。流場解析からこの理由としてはShip pointにおいてはプロペラー後流としては実船スケールと似たものになるが、そのまわりの船尾伴流は実船スケールよりレイノルズ数が低いために遅い流れになっており、舵に作用する全体の流体力としては実船スケールより大幅に低下することが明らかになった。一方でModel pointにおいてはプロペラー後流としては実船スケールよりも速い流れとなるが、船尾伴流全体が実船スケールよりも遅いため、トータルとして舵全体に作用する流体力は実船スケールのものと近くなることが示された。
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