セーリング貨物船は新しい空力技術の恩恵を受けられる(Sailing cargo ships can benefit from new aerodynamic tech)

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2023-04-03 チャルマース工科大学

2050年までに、海運から排出される炭素排出量を2008年比で50%以上削減する必要があります。世界の99%の船舶が化石燃料に依存しているため、新しい省エネ推進技術の必要性は大きく、緊急性があります。
スウェーデンのシャルマース工科大学の研究者たちは、航空技術に着想を得た新しい方法を成功裏に実証した最初の人々であり、船の空力抵抗を7.5%減少させる方法を見つけました。これにより、エネルギー効率が向上し、燃料消費が削減されます。
この方法は、風力推進船舶に特に関連しており、風力推進には航空力学的なデザインが必要であり、研究者の方法は新しい可能性を開くことができます。研究者たちは、この方法がヘリコプターの離着陸の安全性を向上させることも示唆しています。

<関連情報>

定常コアンダ効果を考慮した船舶気流制御の大型渦流シミュレーション Large eddy simulation of ship airflow control with steady Coanda effect

Kewei Xu, Xinchao Su, Rickard Bensow and Sinisa Krajnovic
Physics of Fluids  Published:05 January 2023
DOI:https://doi.org/10.1063/5.0127560

Figure

ABSTRACT

This paper numerically studies the steady Coanda effect for drag reduction and airwake manipulations on the Chalmers ship model (CSM) using large eddy simulation with wall-adapting local-eddy viscosity model. Numerical methods are validated by experimental data acquired from the baseline CSM. In creating the flow control model, the hanger base of the baseline CSM is modified with Coanda surfaces and injection slots along its roof edge and two side edges. Four representative cases are studied: a no-jet case and three cases with the same momentum coefficient of the jet flow activated at different locations (roof, sides, and combined). The results show that the four cases have various performances in drag reduction and vortex structures on the deck. They are also different in mean and turbulent quantities as well as POD (proper orthogonal decomposition) modes in their airwake. It is found that the roof-jet has a stronger Coanda effect and is more vectored toward the low-speed area (LSA) on the deck than the side-jets that detach earlier from the Coanda surface. The energization process is, therefore, different where the roof-jet is more effective that directly brings high momentum to LSA and side-jets manipulate shear layers for mixing enhancement. The cases with roof-jet achieve better mitigation of flow re-circulation and higher recovery of streamwise velocity with lower turbulent fluctuation in the airwake. POD analysis suggests that the roof-jet can stabilize the wake.

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