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A Study on Fluid Characteristics of Wake Field Utilizing Hull Forms and Flow Field Database

利用船体形式和流场数据库研究尾流场流体特性

基本信息

批准号：
20K04954
负责人：
一ノ瀬康雄
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-11-15 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は船型・流場データベースの構築とこのデータベースの分析手法を提案し、三次元剥離を伴う複雑な船尾伴流場の流場特性を体系化することを目的としている。本研究では、まずこれまで内航肥大船に限定されていた船型・流場データベースをPCCやコンテナ船などの痩せ型船型にも拡張し、船型・流場データベースにより汎用性を持たせた。次に、船型データベースの体系化および推進性能の可視化を目的として、これまで二つや三つの基本船型の組み合わせのみに限定されていた船型のブレンディング手法を基礎に、この手法に重心座標系の概念を導入することで任意の数の船型を基底とする船型座標系（Hull-form Coordinate System）を開発した。この座標系は船型設計空間の性能分布の可視化にとどまらず、船型の自動生成にも活用可能な汎用性のある船型設計空間モデルである。さらに、本研究では船型・流場データベースのサロゲートモデルを新たな船体表現手法（IHR: Imaged-based Hull Form Representation）とConvolutional Neural Network　(CNN)で構築した。このモデルは船型設計で必要となる実用的推定精度を維持しつつ、従来手法（CFD計算）よりも数万倍高速に船尾伴流場を予測するモデルである。また、損失関数に伴流の分布関数の勾配を導入することでこのモデルを改良し、推定伴流の問題のある振動を軽減させ、推定精度をさらに向上させることに成功した。最終年度はこれらの成果の論文化に取り組んでいたが、ノルウェー科学技術大学において本研究とも関連のある船型設計に関する研究開発に取り組む機会を得たため、研究を一時中断し、帰国後欧州で得られた知見を活かし、提案手法の検証に引き続き取り組み、より充実した研究成果を目指すこととした。

This study aims to develop a method for the analysis of ship form and potential flow characteristics, and to systematize the potential flow characteristics of stern wake. This study focuses on the general applicability of ship types and potential flow parameters to PCC systems. In addition, the systematization of ship types and the visualization of propulsion performance are aimed at the development of a Hull-form Coordination System for any number of ship types. This coordinate system is used for visualization of ship design space and automatic generation of ship form. In this paper, we propose a new IHR (Imaged-based Hull Form Representation) and a new Convolutional Neural Network (CNN). The accuracy of estimation is necessary for ship design, and the prediction method (CFD calculation) is tens of thousands of times higher than that of stern co-flow. The correlation between loss and wake distribution is introduced, and the correlation between loss and wake distribution is improved. The vibration of estimated wake is reduced. The estimation accuracy is improved. The final year is the year when the results of the study are selected, the research opportunities for the study and the ship design are selected, and the results of the study are selected.