このうち、摩擦抵抗と粘性圧力抵抗は水に粘性があることが発生原因であり、この2つをまとめて粘性抵抗と呼ぶこともあります。船の世界で抵抗と言う言葉は一般に船を曳航したときの抵抗を意味します。船尾のプロペラを回して進んでいる状態ではプロペラの影響により船体の抵抗は増加しますが、これについては別途考慮することが習慣となっています。模型は水槽で曳航することで抵抗を計測することが出来ますが、実船の場合は仮に曳航したとした場合の仮想の値ということになります。船の抵抗成分タンカーやコンテナ船などの普通の商船では粘性抵抗が全抵抗の大部分を占めています。船の水面下の形状は流線型に近いので、粘性圧力抵抗の大きさは摩擦抵抗の20~50%くらいと小さく、全体の中で摩擦抵抗の占める割合が大きいということが船体の抵抗の特徴です。乗用車の空気抵抗係数(CD値)は前面投影面積ベースで0.3程度の値であり、最も小さいものでも0.25くらいですが、船のCD値を同じ方法で定義したらこれよりも1桁小さい値になることからも船の形状が流線型に非常に近いことが分かります。粘性抵抗はレイノルズ数に依存し、造波抵抗はフルード数に依存します。抵抗試験ではフルード数は実船と同じ値にしますが、レイノルズ数は2桁くらい小さい値となってしまうので粘性抵抗については補正を行います。実験で計測することが出来るのは粘性抵抗と造波抵抗を合わせた全抵抗なので、正しく補正を行うためには粘性抵抗と造波抵抗を分離する作業が必要になります。下の図に示すように、速度(フルード数)が大きいほど水面の変形は大きく、造波抵抗も大きくなる傾向があります。フルード数をどんどん小さくしていくと、水面の変形は小さくなって行き、十分小さいフルード数では水面は平らと見なすことが出来るようになります。このとき造波抵抗は無視できると考えると、全抵抗から粘性抵抗を求めることが出来ます。粘性抵抗が分かれば、造波抵抗がある場合は全抵抗から粘性抵抗を差し引くことで造波抵抗を求めることが出来るというわけです。フルード数は慣性力と重力の相対的な大きさの比を表す無次元数で、フルード数が小さいときは重力の作用が相対的に大きく水面の変形が小さいと考えることが出来ます。ところで、船の上に立って船の周りを眺めると、船の作る波は一定の形をしているので、波は船と同じ速度で進んでいると考えることが出来ます。(λは波長)に比例します。波は船の進行方向と一定の角度を持って進むので、波の位相速度と船速は以下の比例関係にあります。これから、という関係が導かれ、波長λと船長Lの比を求めると、となります。フルード数は船の作る波の長さと船長の比を表していると考えることも出来るわけです。造波抵抗は無視または別途考慮するとして、CFDで船の粘性抵抗を求めるためには、水面を対称面で置き換えた計算を行います。flow)と呼ばれることもあります。速度分布の計測のために風洞試験を行う場合には、実際に二重模型が使われます。二重模型流れ造波抵抗を含めた全抵抗を求めるためには、VOF法などを用いた自由表面計算が必要になります。流れの計算とVOF法による自由表面計算の実際の例を紹介していきます。コンサルティングの代表を勤める。プロペラなどの流体機械、キャビテーションなど。最後までお読みいただきありがとうございます。ご意見、ご要望などございましたら、下記にご入力くださいJavaScriptがオフです。オンにしてアクセスして頂くと、フォームが表示されます。