斜航試験時の過渡的流体力特性に関する研究

斜航试验瞬态流体力特性研究

• 批准号: 14750723
• 负责人: 前川 和義
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750723/
• 关键词: 船舶操縦性能; 操縦流体力; 拘束模型試験; 斜航試験; 定常流体力; 過渡特性

船舶の斜航流体力特性を計測するための実験の省力化を目的として、模型試験手法および計測データの解析手法について研究を行った。動的な拘束模型試験によって得られる主船体に作用する力の時系列データには本研究で対象としている過渡的な影響の他に慣性力や付加質量等に基づく非定常流体力成分が含まれているが、長周期の緩やかな運動で計測した流体力時系列データを成分分離型数学モデルにより解析することで定常流体力に相当する成分を精度良く抽出できることを、これまでの研究で確認してきた。本年度は昨年度の研究で導入したPMM試験とは異なり、船体模型を曳航しながら一定の角速度で360°以上の回頭運動を行うYaw Rotating Testによる計測および解析手法について検討を行った。本研究で用いる成分分離型数学モデルは前後進や横移動といった広範囲の運動状態における定常流体力を精度良く表現できる特長を有するが、PMM試験では模型に与える斜航角の範囲に制限があり、得られる流体力データも限られていたのに対し、今年度実施したYaw Rotating Testでは、1回の曳航によって得られるデータにあらゆる斜航角における流体力特性が含まれる利点がある。Yaw Rotating Testの実験手法およびそれに基づく斜航流体力特性の解析手法に関する検討の結果、得られたデータから本研究の手法で定常流体力特性を得るには、船速および回頭角速度の設定に注意が必要であるが、回頭角速度が異なる運動を2つ以上組み合わせることによって成分分離型数学モデルに含まれる流力特性係数を定めることができ、これに基づいて効率的に定常流体力特性を把握することができることが明らかとなった。

我们对模型试验方法和测量数据分析方法进行了研究，旨在节省实验测量船舶斜水动力特性的劳动力。除了本研究针对的瞬态效应外，通过动态约束模型试验获得的作用在主船体上的力的时间序列数据还包括基于惯性力、附加质量等的非定常流体力分量。然而，先前的研究已经证实通过使用分量分离的数学模型分析长周期慢运动期间测量的流体力时间序列数据，可以高精度地提取与稳定流体力相对应的分量。今年，与去年研究中引入的PMM测试不同，我们研究了一种使用偏航旋转测试的测量和分析方法，其中船模被拖曳并以恒定角速度旋转超过360度。本研究采用的分量分离数学模型的优点是能够准确表达前后运动、侧向运动等大范围运动状态下的稳定流体力，但斜角范围存在限制虽然可以获得的流体力数据有限，但今年进行的偏航旋转测试的优点是单次牵引获得的数据包括所有倾斜角度的流体力特征。通过对偏航旋转试验的实验方法以及基于此的斜向水动力特性分析方法的研究，为了利用本研究的方法从获得的数据中获得稳定的水动力特性，需要注意然而，通过组合两个或多个不同回转角速度的运动，可以确定分量分离数学模型中包含的流体力特征系数，并在此基础上进行稳定。可以有效地理解流体力的特性。很明显这是可以做到的。