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CFD Analysis of Aerodynamic Thrust from Flettner Rotors on Feeder Ships Operating in Low-Wind Tropical Regimes: A Case Study for Maluku Waters, Indonesia

低風熱帯海域で運航するフィーダー船のフレットナーローターによる空力推力のCFD解析：インドネシア・マルク海域の事例研究 (AI 翻訳)

Richard B Luhulima, Fella Gaspers, Gerald Richard Latuhihin, Helly S Lainsamputty

Zenodoプレプリント2026-06-02#エネルギー転換
DOI: 10.5281/zenodo.20503761
原典: https://zenodo.org/records/20503761
📄 PDF

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は、インドネシア・マルク海域の低風速（3-6 m/s）条件下でフィーダー船に搭載したフレットナーローターの空力性能をCFD解析。揚力係数は風速増加に伴い非線形に減少するが、空力効率比は約2.4で安定。実船換算で主機出力9.3-29.1%削減、CO₂排出を年間96-313トン削減可能と試算し、低風領域での風力推進の有効性を示した。

English

This study uses CFD to analyze Flettner rotor performance on a feeder ship in low-wind tropical conditions (3–6 m/s) off Maluku, Indonesia. Results show stable aerodynamic efficiency (CL/CD~2.4) and power reduction of 9.3–29.1%, equivalent to 96–313 t/yr CO₂ savings per rotor, validating wind-assisted propulsion for green shipping in low-wind regions.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本は海運国であり、フレットナーローターのような風力推進技術はGHG削減策として注目されるが、本論文はインドネシア海域に特化。日本の船舶脱炭素戦略（特に内航船やアジア航路）への応用可能性を示唆する点で参考になる。

In the global GX context

This paper provides quantitative evidence for Flettner rotor effectiveness in low-wind tropical conditions, contributing to the global maritime decarbonization toolbox. It supports IMO's GHG reduction targets and offers a validated CFD framework that can be adapted to other regions, including emerging Asian shipping routes.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides a validated CFD methodology and performance data for Flettner rotors under low wind speeds, useful for further optimization and integration studies.

🏢実務担当者:Offers quantitative fuel savings and CO₂ reduction estimates that can inform investment decisions in wind-assisted propulsion for feeder vessels in tropical regions.

🏛政策担当者:Supports IMO decarbonization policies by demonstrating a viable technology for emission reduction in low-wind areas, aiding region-specific regulatory frameworks.

📄 抄録（日本語訳）

海運業界は国際海事機関からの緊急の脱炭素化義務に直面しており、風力補助推進技術への関心が高まっている。マグヌス効果を活用したフレットナーローターは有望な補助推力を提供するが、低風速の熱帯域での研究は依然として不足している。本研究は、インドネシアのマルク海域で運航するフィーダー船に適用されたフレットナーローターの三次元計算流体力学解析を提示する。この海域では卓越風速が3〜6 m/sの範囲である。直径D = 4 m、高さL = 24 m（アスペクト比 = 6）、1.2Dエンドプレート、一定回転数200 rpmのローター構成について、横風条件（見かけ風向角90°）下で、低レイノルズ数壁面処理（y⁺ < 1）を備えたk–ω SST乱流モデルを用いた定常レイノルズ平均ナビエ・ストークスシミュレーションを実施した。結果は、揚力係数が3 m/sでの9.24から6 m/sでの6.41へ非線形的に減少し、抗力係数は3.87から2.68へ低下する一方、空力効率比（C L /C D ）は2.38〜2.41の安定した値を維持することを示している。有効推力は、船体とローターの相互作用損失を考慮した後、15.8〜49.2 kNの範囲となる。11ノットで運航する基準となる60 mフィーダー船の場合、これは主機関出力の9.3%〜29.1%削減に相当し、ローター1基あたり124〜388 L/日の船舶用軽油節約および96〜313 t/年のCO₂削減に相当する。これらの知見は、フレットナーローターが低風速の熱帯条件下でも substantial な推力生成能力を保持することを確認し、インドネシア東部の海上物流ネットワークにおけるグリーン輸送イニシアチブを支援するとともに、地域固有の脱炭素化戦略のための検証済み数値フレームワークを提供するものである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

The maritime shipping industry faces urgent decarbonization mandates from the International Maritime Organization, driving interest in wind-assisted propulsion technologies. Flettner rotors, leveraging the Magnus effect, offer promising supplementary thrust but remain understudied in low-wind tropical regimes. This study presents a three-dimensional Computational Fluid Dynamics analysis of a Flettner rotor applied to a feeder vessel operating in Maluku Waters, Indonesia, where dominant wind speeds range 3&ndash;6 m/s. Steady Reynolds-Averaged Navier-Stokes simulations employing the k&ndash;&omega; SST turbulence model with low-Reynolds wall treatment (y⁺ &lt; 1) were conducted for a rotor configuration featuring diameter D = 4 m, height L = 24 m (aspect ratio = 6), 1.2D end-plates, and constant rotational speed 200 rpm under beam seas conditions (90&deg; apparent wind angle). Results demonstrate that the lift coefficient decreases non-linearly from 9.24 at 3 m/s to 6.41 at 6 m/s, while the drag coefficient declines from 3.87 to 2.68, maintaining a stable aerodynamic efficiency ratio (C L /C D ) of 2.38&ndash;2.41. Effective thrust ranges from 15.8 to 49.2 kN after accounting for hull-rotor interaction losses. For a reference 60 m feeder vessel operating at 11 knots, this corresponds to main engine power reduction of 9.3%&ndash;29.1%, equivalent to 124&ndash;388 L/day marine diesel oil savings and 96&ndash;313 t/yr CO₂ mitigation per rotor. The findings confirm that Flettner rotors retain substantial thrust-generating capability in low-wind tropical conditions, supporting green shipping initiatives for Indonesia's eastern maritime logistics network and providing a validated numerical framework for region-specific decarbonization strategies.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。