| 研究課題/領域番号 |
18360414
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
芳村 康男 北海道大学, 大学院・水産科学研究院, 教授 (50322847)
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| 研究分担者 |
前川 和義 北海道大学, 大学院・水産科学研究院, 助教 (80250504)
日野 孝則 海上技術安全研究所, CFD研究開発センター, 研究員 (60373429)
上野 道雄 海上技術安全研究所, 流体部本運動性能研究グループ, 研究員 (60358405)
宮崎 英樹 海上技術安全研究所, CFD研究開発センター, 研究員 (10415797)
原口 富博 海上技術安全研究所, 流体部本運動性能研究グループ, 研究員 (60360715)
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| キーワード | 船舶操縦運動 / 船体流体力 / 拘束模型試験 / CFD / シミュレーション |
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| 研究概要 |
操縦運動中の複雑な流体力を実験的に明らかにする一方、ナビエ・ストークス方程式の数値解法を行う数値流体力学(Computational Fluid Dynamics:CFD)を操縦運動中に適用することを試み、非定常流体力を含む操縦運動流体力の複雑な流体力推定を可能にし、船舶操縦運動の新しい推定法の構築を目的とする。本年度は、以下の成果を達成した。
1.プロペラ・舵付き定常拘束模型試験の実施と操縦性能の推定:
船尾フレームライン形状が異なる2種類のタンカー模型船について、プロペラ・舵を作動させた状態の操縦流体力を拘束旋回試験によって計測し、操縦運動中の定常流体力の解析を行った。また、昨年度実施した船体のみの流体力計測結果と合わせて、計測した操縦流体力から操縦運動を推定する「System based」シミュレーションを実施し、これらの結果を国際ワークショップ「SIMMAN2008」に投稿した(講演発表はH20年4月)。
2.操縦流体力のCFDコードの開発研究:
本年度は既存の構造格子を用いた定常計算用CFDコードの非定常計算用CFDコードへの拡張を行い、PMM試験の数値計算が可能となった。具体的には、計算上でPMM試験やZ操舵試験などの複雑な操縦運動を再現させるために、船体を含む計算領域全体を運動させる移動格子法の導入を行った。また、既存のCFDコードでは圧力の解法に擬似圧縮性法を適用しており、流速が連続の式を満足した段階で圧力が求まる。そのため、計算中で連続の式を満足させるためには繰返し計算が必要となる。今回開発している非定常計算用CFDコードでも擬似圧縮性を適応するため,各時間ステップで繰返し計算を行う必要となる。そこで、非定常計算への拡張では実時間に擬似時間を付加したdual time step法を適用した。実験結果と比較すると最大・最小値に多少の誤差が確認できる。これは本計算では計算時間の短縮化を図る目的で自由表面計算を省略していることに起因すると考えられるが、実験結果の傾向を良く捕らえており本計算コードの有効性は確認された。
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