| Project/Area Number |
21K04964
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
|
|---|
| Research Institution | Shinshu University |
|---|
Principal Investigator |
Iio Shouichiro 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (80377647)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
|
|---|
| Keywords | クロスフロー水車 / 水車性能 / キャビテーション / 振動 / 模型試験 / CFD / 圧力分布 / はく離 / 振動騒音 / エロージョン |
|---|
| Outline of Research at the Start |
構造が単純で部分負荷特性に優れるクロスフロー水車は流込み式の小水力発電所で積極的に採用されている。近年の再生可能エネルギーによる電力量増大の流れから、水車の部分負荷側の運転領域の拡大が望まれている。この場合、水車効率が低下するだけでなく、ランナ内の流れ場が不安定となり、場合によってはキャビテーション壊食によりランナブレードが損傷し、発電効率と寿命の低下が生じる。このクロスフロー水車におけるキャビテーションエロージョンの発生メカニズムについては未解明の点が多く、本研究では、その解明と低減方法を確立することを目的とする。
|
| Outline of Final Research Achievements |
To effectively harness untapped hydraulic energy, we conducted an in-depth study on cross-flow turbines, which, while generally less efficient than other turbine types, offer significant economic advantages. Our research centered on how modifications to the casing shape could improve turbine efficiency, mitigate vibration noise, and reduce cavitation-persistent challenges in turbine performance. The findings demonstrated that strategic design adjustments to the cavity and guide wall within the casing markedly enhance turbine efficiency and substantially suppress vibration and noise. Furthermore, the study pinpointed that cavitation is partially triggered by the pressure drop at the nozzle tip, providing crucial insights for future turbine design enhancements.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
未開発の水力エネルギーを効果的に利用するためクロスフロータービンに関する詳細な研究を実施した。本研究では、ケーシングの形状をどのように変更すればタービン効率を向上させ、振動ノイズを緩和し、タービン性能の永続的な課題であるキャビテーションを低減できるかということである。その結果、ケーシングのキャビティとガイド壁を最適に設計することで、タービン効率が向上し、振動・騒音が大幅に抑制されることが実証された。さらに、キャビテーションがノズル先端の圧力損失によって部分的に引き起こされることを突き止め、将来の水車設計に重要な知見を提供した。
|
