ウォータージェット推進器において発生する騒音の低減に関する研究

ウォータージェット推進器で生じる騒音抑制にはインペラ付近の流場を知ることが不可欠であると考えられる.本研究では,これを定性的,定量的に把握するために,船体周りCFDプログラムと,これまで開発途上のウォータージェット推進器周りCFD計算プログラムを組み合わせることで,ウォータージェットを装備した船舶周りの流場推定が行えるようにした.インペラの影響は,単にスラストのみを与えるようなものから,揚力線理論を用いた理論的な体積力分布の与え方を検討,インペラボス部,インペラシャフト.ステータ等の影響を含めて,詳細にダクト内流場を検討できるように改良を行い,船体,ダクト,インペラ,ノズルまでを含めたシステムとしての流場推定法を構成した.この結果,ウォータージェット推進器の装着により,通常の舶用プロペラの場合に比べて推力減少率が小さいこと,船底に吸い込みがある場合,造波抵抗が低減するような効果も数値的に確認できた.このCFD計算プログラムを用い,船体,ダクト等の形状を変化させ,形状とウォータージェット推進器内部の流場との相関を検討した.しかし,船体まわりの流場を含めて解析する場合,複合格子を用いて領域分割をしていることやダクト内の格子解像度等の不足から,ダ外内を流場を詳細に検討することができにくいことがわかった.よって、船体モデルを格子解像度が得られるように平板に戻し,これにウォータージェット推進器が装着されたものとしてモデルを単純化し、ダクト内の格子解像度が十分得られるようにしておいてから,再度検討を行った.その結果,流入境界層とダクト内に発生する縦渦強さとの間の相関,ダクト断面形状と縦渦強さとの相関が明らかになった.この結果を模型を用いた騒音計測により明らかにしようとしたが,その差はほとんど検出されず,計測的には,有用な結果は得られなかった.

ウォータージェット推進器で生じる騒音抑制にはインペラ付近の流場を知ることが不可欠であると考えられる.本研究では,これを定性的,定量的に把握するために,船体周りCFDプログラムと,これまで開発途上のウォータージェット推進器周りCFD計算プログラムを組み合わせることで,ウォータージェットを装備した船舶周りの流場推定が行えるようにした.インペラの影響は,単にスラストのみを与えるようなものから,揚力線理論を用いた理論的な体積力分布の与え方を検討,インペラボス部,インペラシャフト.ステータ等の影響を含めて,詳細にダクト内流場を検討できるように改良を行い,船体,ダクト,インペラ,ノズルまでを含めたシステムとしての流場推定法を構成した.この結果,ウォータージェット推進器の装着により,通常の舶用プロペラの場合に比べて推力減少率が小さいこと,船底に吸い込みがある場合,造波抵抗が低減するような効果も数値的に確認できた.このCFD計算プログラムを用い,船体,ダクト等の形状を変化させ,形状とウォータージェット推進器内部の流場との相関を検討した.しかし,船体まわりの流場を含めて解析する場合,複合格子を用いて領域分割をしていることやダクト内の格子解像度等の不足から,ダ外内を流場を詳細に検討することができにくいことがわかった.よって、船体モデルを格子解像度が得られるように平板に戻し,これにウォータージェット推進器が装着されたものとしてモデルを単純化し、ダクト内の格子解像度が十分得られるようにしておいてから,再度検討を行った.その結果,流入境界層とダクト内に発生する縦渦強さとの間の相関,ダクト断面形状と縦渦強さとの相関が明らかになった.この結果を模型を用いた騒音計測により明らかにしようとしたが,その差はほとんど検出されず,計測的には,有用な結果は得られなかった.