2020 年度研究成果報告書

気泡力学に基づく船尾変動圧力推定法の開発とプロペラの総合的最適化システムの構築

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	18K04584
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分24020:船舶海洋工学関連
研究機関	九州大学
研究代表者	安東潤九州大学, 工学研究院, 教授 (60211710)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	舶用工学 / プロペラ / キャビテーション
研究成果の概要	キャビティ面積およびプロペラ効率を目的関数とする多目的最適化問題を解く手法を開発し、その妥当性を模型試験によって確認した。一般貨物船用のプロペラを原型とした改良プロペラの模型試験の結果、設計点付近でプロペラ効率が約2%向上し、キャビテーションによる変動圧力が減少していることが確認された。変動圧力と強い相関のあるキャビティ体積を短時間で推定する計算法を開発した。この方法は、定常な一様流中の2次元翼に発生するキャビテーションの形状を気泡力学に基づいて推定する方法をプロペラ翼に適用するもので、青雲丸Ⅰ世のプロペラの伴流中でのキャビティ体積を計算したところ、実験結果との良好な一致が確認された。
自由記述の分野	船舶流体力学
研究成果の学術的意義や社会的意義	船舶の推進性能の分野においては二酸化炭素排出量削減のため、船舶の省エネ化実現の要となる高性能プロペラの設計の重要性が一段と増している。プロペラの最適設計は、船尾伴流中でプロペラ翼面上に発生するキャビテーションによって誘起される船尾変動圧力に配慮して行われる。本研究においては、プロペラ効率および変動圧力と相関のあるキャビティ面積を目的関数とするプロペラ翼形状の多目的最適化計算法ならびに変動圧力と強い相関のあるキャビティ体積を短時間で推定する計算法を開発した。本研究成果により、より高性能なプロペラの設計が可能となり、船舶からの二酸化炭素排出量削減が期待される。