2018 Fiscal Year Annual Research Report
深喫水船舶への実用化を目指した船舶抵抗低減のための高汎用性翼型気泡発生装置の開発
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17H03499
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| Research Institution | Meisei University |
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Principal Investigator |
熊谷 一郎 明星大学, 理工学部, 教授 (50597680)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村井 祐一 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80273001)
藤本 修平 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 (80586686)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 船体抵抗低減 / 気液二相流 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成３０年度は，平成２９年度に行った実験準備を基に以下の項目を実施した．
①翼型気泡発生装置の深喫水船舶への拡張に関する実験
研究代表者の熊谷（明星大学）は，１０ｍ/ｓの流速が得られる海上技術安全研究所の小型高速チャネルを用い，実船の巡航速度における翼型気泡発生装置の空気導入性能および気泡生成過程を調べるための実験を行った．その結果，流速９ｍ/ｓにおいて，翼の負圧による空気導入流量が約５０ｌ/minに達することが確認できた．一方で，流速が５ｍ/ｓを超える場合には，翼周りにair cavityが形成され，空気導入性能が低下することも確認された．しかしながらこの問題については，翼形状の最適化によって克服できることを明らかにした．さらに本実験では，新規開発した穴あき水中翼の空気導入性能に関する実験も行い，サブミクロンオーダーの微細気泡を大量発生させることに成功した．また研究分担者の村井（北海道大学）は，昨年度に引き続き，気液二相流の数値シミュレーションを行い，水面下を運動する翼による気液界面変形に関する計算を行った．次年度，実験成果との比較検討を行う予定となっている．
②微小気泡による船舶抵抗低減法に関する船体壁面の傾斜や凹凸の依存性について
研究分担者の藤本（海上技術安全研究所）は，ドック入り直後の船舶の表面を型取りし，その凹凸データを取得することに成功した．得られた壁面凹凸の特徴についての解析も行った．また，その結果を基に，気泡による船舶抵抗低減効果の船体壁面の凹凸の影響を調べるための実験準備を行った．具体的には，平成３１年度（２０１９年度）の秋に，明星大学および海上技術安全研究所の水槽を用い，実船から得られた凹凸データから作成した模擬壁面を気泡流中に設置し，その抵抗低減効果について調べるための実験装置設計を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記した通り，本研究は，申請書に記載した研究計画予定表に則って，順調に研究を実施している．また昨年度から海上技術安全研究所との共同研究が実現したことで，本計画が当初想定していた流速よりも高速の条件で実験をすることが可能となり，実船の巡航速度の条件においても本装置による空気導入能力の高さを実証することができた．また新たな気泡発生装置（穴あき水中翼）では，従来型よりも微細な気泡を大量発生させることができることが明らかになり，大きな成果が得られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画予定表に従って以下の研究を進めるとともに，本年度は，成果の公表を積極的に行う予定である．
①深喫水船舶（>10 m）でも自吸可能な翼型気泡発生装置の研究開発
海上技術安全研究所の400ｍ水槽を用いて，翼型気泡発生装置の実験を行ない，実船の巡航速度における本装置の空気導入能力および気泡流量，抵抗低減量などについて明らかにしていく．また引き続き今年度も，村井による数値シミュレーション結果と実験結果とを比較検討しながら，深喫水船舶（>10m）でも自吸可能な翼型気泡発生装置の開発と最適化を行う．また得られた成果を学術論文や学会などで積極的に公表していく．
②微小気泡による船舶抵抗低減法に関する船体壁面の傾斜や凹凸の依存性について
明星大学の水槽および海上技術安全研究所の水槽を用いて，実船の巡航速度に近い条件（7.5 m/s）で実験を行う．今年度も藤本が主体となって，船体壁面形状のデータ取得を行い，それに基づいて模擬壁面を作成する．そして，実船の壁面（粗面）が微小気泡による抵抗低減に及ぼす影響について解明していく．
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