2013 Fiscal Year Annual Research Report
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
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24246142
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
戸田 保幸 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20172166)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松村 清重 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10135668)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | CFD / プロペラ船体干渉 / 体積力モデル / 操縦運動 |
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| Research Abstract |
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.昨年度行った一様流中における計算に続いて、さまざまなプロペラに対し計算を行い実験と比較検討した。モデル定数を決める必要があるが、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。
2.一様流中でプロペラ没水深度を変えた計算を行い、計測結果と比較した。プロペラの一部が水面上に出るような場合でも実験の傾向をよく表現できることを明らかにした。
3.KVLCC2の船尾流場のPIV計測を行い、プロペラ・船体・舵の相互干渉の計算の検証のための基礎データを取得した。
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を行い、プロペラ・船体の相互干渉を計算するためのプロペラモデルとして十分利用可能であることを明らかにした。
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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
本研究で提案されている方法を検証するためのステレオPIV装置を使った実験も通常舵を装備したところまで終了した。また船体、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、ほぼ終了し、船体のついた状態や、波の影響などを調査した。これらについて講演会での発表、論文への投稿なども順調であり、4年計画の2年目としては順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度以降にはSeries60についてはプロペラハブの影響を詳細に加味した計算を検討する。また25年度に計測が行われたKVLCC2船型につき計算を行うとともに、舵への付加物の取り付けや、船体付加物がついた場合の計算なども考慮していく。具体的な25年度の計画は以下である。
１．昨年度に行った一様流中で自由表面近傍での計算に加えて、船体がついたプロペラ没水深度の浅い場合を計算する。また計算を検証する実験を行い比較検討を行う。
２.２年度に引き続き、船体とプロペラの干渉の計算を行い、舵に取り付けられた付加物の性能調査のためには不可欠のボスキャップの影響を加味するなどより適したモデル化を検討するとともにKVLCC2の実験と条件のあった計算を行い比較検討を行う。また舵やダクトとの干渉を計算するため格子生成法を検討する。
３．プロペラ没水深度を変えての単独試験を行い、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計算と比較する。
４．プロペラ上下流をPIV計測するための、屈折率の水に近い物質での舵作成について検討を続ける。
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