(1)気泡流中のプロペラ特性計測
気泡がプロペラ特性に与える影響を調査するために，気泡流中の単独特性計測を三菱重工業（株）
長崎研究所の推進性能水槽にて実施した。プロペラ面に対し気泡を円形拡散状に放出し，プロペラ 中心部および上方部に気泡が流入した場合の特性計測を実施し，気泡流が推力，トルクおよび効率 に与える影響を調査した。模型プロペラの主要目をTable A.1に示す。
Table A.1: Princupal particulars of tested propeller
Diameter 250 mm
Pitch ratio 0.707
Boss ratio 0.2579
Expand area ratio 0.4761
Rake angle 0 deg
Number of blade 4
試験配置図をFig.A.1に示す。模型プロペラの500 mm前方に気泡発生装置を設置し，気泡発生 用ノズルが水深方向に移動可能な構造とした。気泡流は浮力の影響を受けて上昇しながら流れるの で，所定のプロペラ位置に流入するように気泡発生用ノズルの水深を調節した。気泡発生用ノズル
はϕ38 mmのパイプ側面にϕ1 mmの小孔を34個設けた。また，ノズル先端には台形断面となる
キャップを設け，気泡流が円形状に拡散するようにした。
通常のプロペラ単独特性計測は，プロペラ回転数を固定とし流速を変化させるが，本試験では気 泡流のプロペラ面への流入状況を一定に保つため，流速を固定としプロペラ回転数を変化させる方 法とした。試験条件は以下とした。
Fig.A.1: Layout of propeller open test in bubbly flow
• 流速：Vm=1.5 m/s（固定）
• Slip：0.3∼0.5
• 空気流量：Qa=0∼90 L/min 解析は以下の手順で実施した。
1) 気泡発生装置を設置した状態で，気泡なし状態のプロペラ特性(推力係数：KT0，トルク係 数：KQ0，プロペラ効率：ep0)を計測する。
2) 気泡あり状態のプロペラ特性(推力係数：KT，トルク係数：KQ，プロペラ効率：ep)を計 測する。
3) 気 泡 有 無 の プ ロ ペ ラ 特 性 を 相 対 比 較 す る 。評 価 値 は 推 力 比 (KT/KT0)，ト ル ク 比 (KQ/KQ0)，プロペラ効率比(ep/ep0)とする。
4) 水中に投入した空気流量は，プロペラ面内への気泡流入状態を考慮したボイド率α1で整理 する。
α1= Qa×K
Vm×Am ×100 (%) (A.1)
ここに，Qa；空気流量(m3/s)，K；プロペラ面内への気泡流入率（水中カメラの映像から 算出），Vm； 流速(m/s)，Am；Disc Area(m2)
(2)気泡流中のプロペラ変動圧力計測
付録Bに示すように，プロペラへはシート状の気泡群が流入する可能性があるため，シート状の 気泡流をプロペラへ流入させた場合のプロペラ変動圧力計測を三菱重工業（株）長崎研究所の空洞 水槽で実施した。
試験配置図をFig.A.2に示す。プロペラ上方には船底を模擬した平板を設置し，平板表面には 圧力センサーが配置されている。プロペラ前方には，伴流を模擬するためのワイヤーメッシュが
Fig.A.2: Layout of propeller pressure fluctuation measurement in bubbly flow
設置されている。気泡発生用ノズルはワイヤーメッシュの後流側に設け，プロペラへの気泡流入 位置を調整できるように水深方向に移動可能な構造とした。ノズルはϕ 6 mmのパイプ側面に ϕ2 mm×ピッチ12.5 mmの小孔を11個設けたものを使用した。
プロペラへの気泡流入位置はFig.A.3に示すとおりプロペラ翼中心位置（Center，50 %プロペ ラ半径位置），プロペラ翼先端位置（Tip，90 %プロペラ半径位置）およびプロペラと平板の間
(Bottom)の3種類とした。試験条件は以下とした。
• 作動点：KT=0.1371，σn=1.574
• プロペラ回転数：n=25 rps
• 空気流量：Qa=0∼20 L/min [Center, Tip]，Qa=0∼60 L/min [Bottom]
解析は以下の手順で行った。
1) 気泡なし状態のプロペラ変動圧力ΔP0を取得する。
2) 気泡あり状態のプロペラ変動圧力ΔPを取得する。
3) 気泡有無のプロペラ変動圧力を相対比較する。評価値は気泡なし状態のプロペラ変動圧力1 次成分P0(1st)を基準とした変動圧力比とする。・変動圧力比 ∆P(1st∼3rd) / ∆P0(1st) 4) 水中に投入した空気流量は，プロペラ面内を通過する流量との比率としたボイド率α2で整
理する。
α2= Qa
Vm×Am ×100 (%) (A.2)
Fig.A.3: Bubble flow position