界面捕獲法と気泡力学モデルを改良したプロペラキャビテーションCFD計算手法の開発

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K04872
• 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: 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所
• 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)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 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

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。

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

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。