実数値遺伝的アルゴリズムを用いたポッドプロペラ推進システムの流力最適化

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16360441
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 安東 潤 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (60211710)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉武 朗 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (10264087) ; 右近 良孝 海上技術安全研究所, 輸送高度化領域, 副領域長 (90373430)
• Keywords: ポッド / ストラット / プロペラ / 横力 / 実数値遺伝的アルゴリズム / キャビテーション

Research Abstract

1)プロペラを簡易プロペラモデル、ポッドおよびストラットをパネル法により表したプロペラとポッド・ストラット系の相互干渉計算プログラムを作成するとともに、形状の異なる幾つかのポッド・ストラット系の模型を製作し、手持ちのプロペラと組み合わせて九州大学船型試験水槽においてプロペラの推力・トルクおよびポッド・ストラット系に働く流体力を計測した。実験によって得られたポッド・ストラット系の進行方向の流体力および横力と本計算プログラムによる計算結果は定性的に一致し、次年度に予定しているポッド・ストラット系の流力最適化のための流体力評価計算法として使用できる確証を得た。
2)ポッドプロペラには一般に横力が発生し船の保針性を損ねるため、斜航角をつけて運航することがある。このときプロペラは斜流中で作動することになり、プロペラに非定常流体力が作用して軸系を痛めることが懸念される。そのため、ストラット形状を工夫することにより、ポッドプロペラに斜航角をつけない状態で横力を最小にすることを流力最適化の目的関数の一つとすることとした。ストラットに取付角およびキャンバーを考慮することにより、上述のプロペラとポッド・ストラット系の相互干渉計算プログラムを用いて横力最小となるストラット形状を求め、実験によりその効果を確認した。
3)プロペラ性能計算法として用いるパネル法と実数値遺伝的アルゴリズムを組み合わせ、プロペラ効率を最大化する最適化計算プログラムを作成した。この最適化プログラムにおいてはキャビテーション発生量を制約条件として考慮することができるため、今年度はキャビテーション発生量を抑えるような改良プロペラを得ることとし、改良プロペラの模型を製作して海上技術安全研究所でキャビテーション試験を実施した。試験の結果、キャビテーションの発生量が少なくなっていることが確認された。