| 研究課題/領域番号 |
24246142
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
戸田 保幸 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20172166)
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| 研究分担者 |
松村 清重 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10135668)
眞田 有吾 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30467542)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | プロペラ船体干渉 / CFD / 体積力モデル / 操縦運動 |
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| 研究概要 |
本研究では船体に取り付けられたプロペラが作動している状態での性能、プロペラの回転に対して準定常流れ場を求めるための体積力分布を粘性流体の数値シミュレーションプログラムの枠内だけで行う手法を開発している。これによりプロペラと自由表面との干渉、プロペラ後流渦と舵や舵に装備された付加物との干渉、船体周辺付加物とプロペラとの干渉などを比較的短時間で現状の数値シミュレーションコードで計算することが可能となる。また回転数を増加させての船体の加速運動や実海域を港から港まで航行する場合のシミュレーションなども可能になるような基礎手法を開発することを目的として開発した。具体的には以下の結果が得られた。
1.一様流中において、CFDコード内で直接プロペラ幾何形状とCFDで計算される流速から体積力分布を計算する手法を開発した。この手法による計算結果と実験による単独特性、流れと比較しまだ修正が必要な部分もあるが十分にプロペラの計算モデルとして利用可能であることが明らかになった。
2.１のプログラムを用いてプロペラが斜航している状態を計算し、回転速度と面内速度の関係により体積力分布が変化することを示した。また固体壁近くで開店する場合なども計算してさまざまな流れに応用できることを明らかにした。
3.プロペラ作動時のPIV計測のために基礎的なPIV実験を行い、プロペラ後流も計測が可能であることを確認した。
4.過去に船体とプロペラの相互干渉問題として計測が行われているSeries60周りの流れについて計算するための格子分割などを行い、体積力を導入する準備を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
実験はPIV装置の予備調査に時間が取られ少し遅れているが、本研究の主要課題である船体、プロペラ、舵、付加物の相互干渉流場数値計算に対する新しい体積力分布の導入については研究者らの利用できるCFDコードに体積力をプロペラ機か形状のみを与えて導入する方法の開発はほぼ終わり、今後船体のついた状態や、波の影響などを調査していく予定であり4年計画の1年目として順調に進展しているものと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成25年度以降にはSeries60、KVLCC2などの公開されている船型について実際の計算を行い実験と比較検討する。さらなる詳細な比較検討のためプロペラ前後の流れをPIV計測を行い計算結果と比較検討していく予定である。また自由表面影響についても単独状態で没水深度を変えた実験を行うとともに計算を行っていく予定である。
具体的な25年度の計画は以下である。
１．初年度に行った一様流中での計算と、斜行流中での計算を検証する実験を行うとともにプロペラボスの影響を加味できるモデルを構築する。斜行流中の計測のためPIVトラバースを回転するターンテーブルを作成する。また引き続き、有限翼数影響、翼翼干渉影響についてのモデル化を検討する。
２．実際に船の後ろでプロペラが回転している場合について、現状のモデルを適用する。また検証データ取得のためPIV計測のカメラ配置等について検討して船舶に取り付けられたプロペラでのプロペラ面近傍でのPIV計測を検討していく。
３．プロペラ没水深度を変えて単独試験を行い、プロぺラ性能に対する自由表面影響
を計測するとともに自由表面影響を考慮できるCFD計算に本研究のモデルを組み込む。
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