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プロペラの最適化

本ケーススタディのゴールは、プロペラ形状の最適化だけでなく同時に、製造上のばらつきによる性能影響を低減することにあります。これは船舶運用上非常に重要なことです。運航中の性能低下がたとえわずかであっても、運航コストの増加による財務的影響の発生は免れません。標準的最適化手法と製造上の不確かさを考慮したロバスト最適化を比較します。

 

 

 

ロバスト設計最適化結果では、予測効率の計算ばらつきを17.7%低減できました。これはプロペラ効率のばらつきが低減されることを意味します。

NUMECA International ロバスト設計グループ責任者 Dirk Wunsch

 

 

課題

  • 不確かさを考慮した最適設計、解析を実行することによる設計形状への影響度合いを理解
  • 不確かさを考慮した詳細な最適設計、解析の実行(「ロバスト設計最適化と呼ぶ」)
  • ロバスト最適設計による最適形状と標準的最適手法による最適形状の比較を実施

 

最適化結果

 

平均効率:+8.5%

予測効率の計算ばらつき:+2.6%

 

 

平均効率:+8.5%

予測効率の計算ばらつき:-17.7%

 

 

まとめ

標準的最適化手法による最適形状と製造上の不確かさを考慮したロバスト最適化による最適形状では、どちらも平均効率は8.5%の向上が得られました。しかし標準的最適化手法による最適形状では、予測効率の計算ばらつきが2.6%増加しました。これは効率のばらつきが増加していることを意味します。標準的最適化手法による最適形状では、プロペラ形状に対する製造上の影響に対して、ロバスト最適化よりも影響度合いが高くなりました。

ロバスト最適化による最適形状では、予測効率の計算ばらつきを17.7%低減できました。標準的最適化手法による最適形状とロバスト最適化による最適形状では、大きな違いが出ました。これらの内容は、ロバスト設計最適化手法の重要性を示しています。

また、プロペラに対する不確かさを考慮した解析を行うことで、船舶性能に対する影響度合いの一番高いパラメータを特定することもできます。