本研究を取りまとめるにあたり、懇切なるご指導と暖かい激励を賜りました多くの方々に対して心か ら感謝の意を表します。
九州大学大学院工学研究院海洋システム工学部門 安東 潤 教授には、本研究を取りまとめるに 際し、始終懇切なご指導とご教示そして暖かい激励を賜りました。ここに、心より感謝の意を表し、篤く 御礼申し上げます。
論文の査読にあたりましては、九州大学大学院工学研究院海洋システム工学部門 古川 芳孝 教 授、九州大学大学院工学研究院機械工学部門 渡邉 聡 教授より、丁寧なご指導と貴重なご意見を 賜りました。心より御礼申し上げます。
本研究は、著者が以前所属していた三菱重工株式会社 技術統括本部 長崎研究所（研究実施 当時の名称）にて開発した三菱空気潤滑システムを開発する過程で、研究・開発部門の開発責任者 として実施、検討した内容を取りまとめたものであり、多くの職場の皆様方の御協力が無ければ開発を 成功裏に完遂することはできなかった内容であり、心よりお礼申し上げます。
長崎研究所の皆様、特に、水槽実験や実船実験では、小段 洋一郎 氏、高野 真一氏、船体周り の気泡流解析では、池末 俊一 氏、川淵 信 氏、永山 圭憲 氏、空気配管・バルブシステムの流 量分配解析では、重永 亮介 氏、二相流体の音圧伝搬解析では、細谷 浩之、沖本 貴寛 氏より 多大の協力を得ました。心よりお礼申し上げます。
モジュール運搬船に ALS を搭載し、実船実験で性能を評価する一大プロジェクトを推進させるため には、三菱重工業株式会社 船舶・海洋事業部（研究実施当時の名称）の皆様のご努力が無ければ なしえなかったことであり、感謝の念に堪えません。特に、溝上 宗二 氏、日笠 靖司郎 氏には、自 分が所属する研究部門と建造部門、設計部門、およびお客様との間を調整いただき、後戻りなくス ムーズにプロジェクトの進捗を実施されたことに対し、心よりお礼申し上げます。
また、社外の関係者の方々から頂いた多くのご支援に対し、心から感謝の意を表します。特に、（株）
数値流体力学コンサルティング 川村 隆文 氏からは、気泡流モデルや摩擦抵抗低減モデルに関し、
貴重なアイデアとアドバイスを頂きました。大阪大学大学院工学研究科 戸田 保幸 教授、および 眞田 有吾 助教（研究実施当時）からは、実船用せん断力計の開発や実船実験でのせん断力計測 にあたり技術支援を頂きました。ここに謝意を記します。
さらに、現在、著者が所属している国立研究開発法人 海上・港湾・航空研究所 海上技術安全研 究所の皆様からも本論文をとりまとめるにあたり、励ましのお言葉を頂きました。特に、同研究所 流体 設計系 流体制御研究グループの若手研究者の方々とは、第 5 章に述べた今後の課題を解決する
ための継続的な研究をともに実施中であり、新たな知的好奇心を探求する活力が、本論文をとりまと める際に大いに励みとなりました。ここに謝意を記します。
本研究の一部は、国土交通省から平成 22 年度の「船舶からの CO2 削減技術開発支援事業」の補 助対象事業として選定を受け、日本海事協会との共同研究による支援を受けている。また、日本郵船 株式会社および株式会社 MTI との共同研究で実施した「大型浅喫水二軸船の摩擦抵抗低減技術の 実証試験」の一環で実施した。ここに謝意を記します。
参考文献
[1] 勝井辰博, 川北千春：“摩擦抵抗低減技術と Friction Line“, 日本船舶海洋工学会推進性能 研究会シンポジウム「水槽試験の現状と展望」第7章, 2010.
[2] 永松哲郎：“境界層制御による船体摩擦抵抗低減手法に関する研究”, 三菱重工技報 Vol.29 No.4, pp.1-5, 1992.
[3] 永松哲郎：“乱れや剥離の制御”，日本造船学会推進性能研究委員会・第 3回シンポジウ ム「船体まわりの流れと流体力」, pp.285-320, 1989.
[4] 伊東真一郎：“プロペラまわりの流れの制御”，日本造船学会推進性能研究委員会・第3回 シンポジウム「船体まわりの流れと流体力」, pp.321-350, 1989.
[5] 永松哲郎：“摩擦抵抗低減手法に関する研究動向”, 日本造船学会誌, 836号, pp.35-45, 1999.
[6] 日本造船学会試験水槽委員会シンポジウム「乱流研究の現状とその応用」, 2002.
[7] SR239研究部会：“「船舶の摩擦抵抗低減に関する研究」成果報告書”, 日本造船研究協会,
2002.
[8] Kasagi, N., Kawaguchi, Y., Yoshida, H., Kodama, Y., and Ogawa, S.：“Progress in smart control turbulence”, Proc. 6th Symp. Smart Control of Turbulence, 2005.
[9] 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構：“「マイクロバブルを用いた船舶の 省エネルギ技術の研究開発」”成果報告書, 2008.
[10] Thill, T.：“A long load mapping drag reduction”, Int. Conf. on Ship Drag Reduction(SMOOTH-SHIPS), 2010.
[11] Bushnell, D.M., Hefner, J.N. (ed.)：“Viscous Drag Reduction in Boundary Layers”, Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol.123.
[12] Coustols, E. (ed.)：“Turbulence Control by Passive Means”, Fluid Mechanics and its Applications, Vol.4, Kluwer Academic Publishers.
[13] Choi, K.S. (ed.)：“Recent Developments in Turbulence Management”, Fluid Mechanics and its Applications, Vol.6, Kluwer Academic Publishers.
[14] Krishna Prasad, K. (ed.)：“Further Developments in Turbulence Management”, Fluid Mechanics and its Applications, Vol.19, Kluwer Academic Publishers.
[15] Gyr, A., Bewersdorff, H.W.：“Drag Reduction of Turbulent Flows by Additives”, Fluid Mechanics and its Applications, Vol.32, Kluwer Academic Publishers.
[16] Meng, J. C.S.：“Engineering insight of near-wall microturbulence for drag reduction and derivation
of a design map for seawater electromagnetic turbulence control”, Int. Symp. on Seawater Drag Reduction, Newport, pp.359-367, 1998.
[17] Mochizuki, S., and Osaka, H.：“Drag reduction with submerged ribs and its mechanism in a tur-bulent boundary layer over d-type roughness”, Int. Symp. on Seawater drag Reduction, Newport, pp.121-126, 1998.
[18] 小栗英美, 小濱秦昭：“微小な表面分布構造を用いた流体抵抗の軽減”, 日本機械学会論文
集, 第62巻, pp.1754-1761, 1996.
[19] Sirovich, L., and Karlsson, S.：“Turbulent drag reduction by passive mechanisms”, Nature, vo1.388, pp.753-755, 1997.
[20] Handler, R. A., Levich, E., and Sirovich, L.：“Drag reduction in turbulent channel flow by phase randomization”, Physics of Fluids A, vol.5, pp.686-694, 1993.
[21] 田中寿夫：“表面処理法による摩擦抵抗低減”, 日本造船学会試験水槽委員会シンポジウ
ム「乱流研究の現状とその応用」, pp.210-238, 2002.
[22] 冨永宏ほか：“新しい船底塗料による摩擦抵抗低減効果”, 日本船舶海洋工学会講演会論
文集, No.4, pp.301-304, 2007.
[23] 中国塗料：“「SEAFLO NEO」カタログ”.
[24] 川島英幹ほか：“ポリマー溶出型塗料による平板模型を対象とした摩擦抵抗低減実験”，
日本船舶海洋工学会講演会論文集, 第11号, pp.265-268, 2010.
[25] 深潟康二ほか：“超撥水面による乱流摩擦抵抗低減効果の理論予測”, 日本流体力学会年,
2006.
[26] Choi, H., Moin, P., and Kim, J.：“Active turbulence control for drag redction in wall-bollnded flows”, J. Fluid Mechanics, Vol.262, pp.75-110, 1994.
[27] Satake, S., and Kasagi, N.：“Turbulence control with wall-adjacent thin layer damping spanwise velocity fluctuations”, Int. Heat and Fluid Flow, Vol.17, pp.343-352, 1996.
[28] Carlson, H. A., and Lumley, J. L.：“Active Control in the turbulent wall layer of a minimal flow unit”, J. Fluid Mechanics, Vol.329, pp.341-371, 1996.
[29] Breuer, K. S., Rathnasingham, R., and Amonlirdviman, K.：“Adaptive feed-back control of turbu-lent boundary layers”, Int. Symp. on Seawater Drag Reduction, Newport, pp.135-142, 1998.
[30] 木村元昭：“MEMS センサを用いた壁面せん断応力計測とアクチュエータの動向”, 日本
造船学会試験水槽委員会シンポジウム「乱流研究の現状とその応用」, pp.95-123, 2002.
[31] 笠木伸英：“乱流の知的能動制御”, 水力学・水理学専門委員会シンポジウム, 2005.
[32] 小林道央, 深潟康二, 笠木伸英：“大規模乱流構造の制御による摩擦抵抗低減効果に関す る検討”, 日本機械学会論文集, B編, Vol.75-752, pp.635-641, 2009.
[33] Hoyt, J. W.：“Polymer solution effects on turbulent friction mechanisms”, Int. Symp. on Seawater Drag Reduction, Newport, pp.1-5, 1998.
[34] Horn, A. F., Motier, J. F. and Munk, W. R.：“Apparent first order rate constants for degradation of a commercial drag reduction agent”, Drag Reduction in Fluid Flows: Techniques for Friction Con-trol(ed. By R. H. J. Sellin and R. T. Moses), pp.255-262, 1989.
[35] 川口靖夫：“界面活性剤の微量添加による乱流制御”, 日本造船学会試験水槽委員会シン
ポジウム「乱流研究の現状とその応用」, pp.124-149, 2002.
[36] Hsiao, C. T., Zhang, Q., Wu, X., and Chahine, G. L.：“Effects of Polymer Injection on Vortex Cavitation Inception”, 28th Symp. on Naval Hydrodynamics, Pasadena, 2010.
[37] 田古里哲夫：“粘性流動のいろいろ”,日本機械学会誌, 第75巻, pp.1891-1897, 1972.
[38] Fish, F. E.：“Imaginative solution by marine organisms for drag reduction”, Int. Symp. on Seawater Drag Reduction, Newport, pp.443-450, 1998.
[39] Bannasch, R.：“Hydrodynamics of wave-like curvature on bodies of swimming animals”, Int.
Symp. on Seawater Drag Reduction, Newport, pp.435-442, 1998.
[40] Merkle, C. L., and Deutsch, S.：“Drag reduction in liquid boundary layers by gas injection”, Vis-cous Drag Reduction in Boundary Layers, ed. By Bushnell, D. M., and Hefner, J. N., “Progress in Astronautics and Aeronautics, pp.351-412, 1990.
[41] Latorre, R.：“Ship hull drag reduction using bottom air injection”, Ocean Engineering, Vol.24, pp.161-175, 1997.
[42] 下山敬次：“空気膜法による摩擦抵抗低減”, 日本造船学会試験水槽委員会シンポジウム
「乱流研究の現状とその応用」, pp.186-209, 2002.
[43] “Greenship technology”, The Naval Architect, pp.26-27, Jan.2009.
[44] Foeth, E. J.：“Decreasing frictional resistance by air lubrication”, 20th International Hiswa Symp.
on Yacht Design and Yacht Construction, 2008.
[45] Choi, J. K., et al.：“Numerical Study on the Behavior of Air Layers Used for Drag Reduction”, 28th Symposium on Naval Hydrodynamics, 2010.
[46] Amromin, E.：“Viscous drag reduction by cavitation as an inverse ideal fluid problem Achieve-ments and issues”, 28th Symposium on Naval Hydrodynamics, 2010.
[47] Mäkiharju, S., et al.：“Perturbed Partial Cavity Drag Reduction at High Reynolds Numbers”, 28th
Symposium on Naval Hydrodynamics, 2010.
[48] McCormick, M. E., and Bhattacharyya, R.：“Drag reduction of a submersible hull by electrolysis”, Naval Engineerings Journal, Vo1.85, pp.ll-16, 1973.
[49] Merkle, CLi, and Deutsch, S.：“Drag reduction in liquid boundary layers by gas injection”, Viscous Drag Reduction in Boundary Layers, ed. By Bushnell, D. M., and Hefner, J. N. , Progress in As-tronautics and Aeronautics, pp.351-412, 1990.
[50] Guin, M., et al.：“Reduction of skin friction by Microbubbles and its relation With near-wall bubble concentration in a channel”, J. of Marine Science and Technology, Vol.1, pp.241-254, 1996.
[51] 高橋孝仁, 角川明, 児玉良明：“マイクロバブルによる摩擦抵抗低減の流れ方向分布”, 日
本造船学会論文集, 第182号, pp.1-8, 1997.
[52] Pal, S., Merkle, C. L., and Deutsch, S.：“Bubble characteristics and trajectories in a microbubble boundary layer”, Physics of Fluids, Vo1.31, pp.744-751, 1988.
[53] Meng, J. C. S., and Uhlman, S., Jr.：“Microbubble for mation and splitting in a turbulent boundary layer for turbulence reduction”, Symp. in Honor of Maurice Holton His 70th Birthday, pp.168-217, 1989.
[54] 渡邊修, 増子章, 白勢康：“長尺模型船を用いた微細気泡吹き出しによる摩擦抵抗低減実
験”, 日本造船学会論文集, 第183号, pp.53-63, 1998.
[55] Kato, H., et al.:：“Frictional drag reduction by injecting bubbly water into turbulent boundary layer”, ASME FED, Vol.190, pp.185-194, 1994.
[56] 土井康明, 茂里一紘, 堀田多喜男：“微小気泡による摩擦抵抗の軽減”, 日本造船学会論文
集, 第170号, pp.55-63, 1991.
[57] Larrarte, F., and Kodama, Y.：“Trajectory of bubbles under a ship hull and scale effects”, 関西造 船協会誌, 第228号, pp.1-6, 1997.
[58] DelltSCh, S. and Castano, J.：“Microbubble skin friction reduction on an axisymmetric body, Phys-ics of Fluids”, Vol.29, pp.3590-3597, 1986.
[59] Clark III, H., and Deutsch, S.：“Microbubble skin friction reduction on an axisymmetric body under the influence of applied axial pressure gradients”, Physics of Fluids A, Vol.l3, pp.2948-2954, 1991.
[60] Madavan, N. K., Merkle, C. L., and Deutsch, S.：“Numerical investigations into the mechanisms of Microbubble drag reduction”, Trans. of the ASME, J. of Fluids Engineering, Vol.107, pp.370-377, 1985.
[61] Yoshida, Y., et al.：“Simple lagrangian formation of bubbly flow in a turbulent boundary layer (bubbly boundary layer flow)”, J. of Marine Science and Technology, Vol.2, pp.1-ll, 1997.
[62] Yoshida, Y., et al.：“Distrlbution of void fraction in bubbly flow through a horizontal channel:
bubbly boundary layer flow, 2nd report”, J. of Marine Science and Technology, Vol.3, pp30-36, 1998.
[63] 村上麻子, 川村隆文：“気泡吹き出しによる抵抗低減の予測のための新しい数値モデル”,
日本船舶海洋工学会講演論文集, 第8号, pp.267-270, 2009.
[64] 村井祐一ほか：“船舶の摩擦抵抗低減のための翼型気泡発生装置に関する研究”, 日本機
械学会論文集, B編, Vol.76-763, pp.483-485, 2010
[65] 児玉良明：“マイクロバブルの実用化の可能性と課題”，日本造船学会試験水槽委員会シ
ンポジウム「乱流研究の現状とその応用」, pp.150-185, 2002.
[66] 児玉良明ほか：“青雲丸を用いたマイクロバブルの摩擦抵抗低減実船実験-前編-”, 日本造
船学会論文集, 第192号, pp.1-13, 2002.
[67] 永松哲郎ほか：“青雲丸を用いたマイクロバブルの摩擦抵抗低減実船実験-後編-”, 日本造
船学会論文集, 第192号, pp.15-28, 2002.
[68] 日夏宗彦ほか：“大型セメント運搬船を用いた空気潤滑法による省エネ実船実験（準備）”,
日本船舶海洋工学会講演会論文集, 第6号, pp.161-162, 2008.
[69] 児玉良明ほか：“大型セメント運搬船を用いた空気潤滑法による省エネ実船実験（結果と
解析）”, 日本船舶海洋工学会講演会論文集, 第6号, pp.163-166, 2008.
[70] Hoang, C. L., Toda, Y., and Sanada, Y.：“Full scale experiment for frictional resistance reduction using air lubrication method”, Proceedings of the 19th International Offshore and Polar Engineer-ing Conference, pp.812-817, 2009.
[71] Kodama, Y., Kakugawa, A., Takahashi, T., and Kawashima, H.：“Experimental Study on Microbub-bles and their Applicability to Ships for skin Friction Reduction”, Int J. Heat Fluid Flow, Vol.21, 2000.
[72] 溝上宗二, 川角学, 川野三浩, 長谷川雄朗, 平川一郎：“船舶の省エネ運航を実現する三菱
空気潤滑システムMALS（MitsubishAir Lubrication System）”, 三菱重工技報, Vol.50, No.2, pp.59-64, 2013.
[73] 川北千春：“三菱空気潤滑システムの開発と実船試験による検証”, ふぇらむ, Vol.18, No.3,
pp.9-14, 2013.
[74] 高野真一, 川北 千春, 小段洋一郎, 溝上宗二, 日笠靖司朗：“空気潤滑システムの開発と