2002 Fiscal Year Annual Research Report
風車回転翼周囲の3次元流れを考慮した次世代型風車翼の設計手法の開発
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13450073
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
清水 幸丸 三重大学, 工学部, 教授 (20023202)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鎌田 泰成 三重大学, 工学部, 助手 (60262987)
前田 太佳夫 三重大学, 工学部, 助教授 (80238865)
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| Keywords | 風車 / 翼型 / 風車専用厚翼 / 回転翼周囲流れ / 速度分布 / 風車翼 / 3次元流れ / 風車後流 |
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| Research Abstract |
近年、風車研究および開発が進み、風力エネルギーは確固たる地位を築いた。本研究では、次世代風車翼の設計・開発に取り組んだ。回転状態にある翼周りの流れ場については不明瞭な点が多く、風車翼開発の大きな妨げとなっている。そこで本研究では、この問題を解決するため、風車翼周りの流れの挙動と、翼形状・運転状態が流れ場に及ぼす影響を実験的に明らかにした。
実験に用いた供試翼は4種あり、翼形状、翼配列を変化させている。翼の捻り角は翼素運動量理論を用い設定した。各風車用の概要を以下に示す。
[1]NACA4418を用いたテーパーねじり翼 [2]4種の翼型を混合したテーパーねじり翼
[3][2]の翼配列を斜流方向へ傾斜配列 [4][3]の翼型傾斜角を1.5倍にして傾斜配列
以上の供試翼の特性を把握するため、風車性能試験、風車翼周りの流速分布測定を行った。流れの考察は、定性的手法として速度ベクトルによる流れの可視化を行い、翼の通過に伴う動的変化を観察した。次に定量的手法として循環量、渦度、乱れ度を評価指標とし、翼形状・運転状態の違いによる流れ場の変化について考察を行った。
以下に本年度により得られた結果を示す。
(1)翼の通過に伴う流れ場の動的変化を明らかにした。また、翼面近傍の速度分布により、斜流効果により歪曲する流れの軌跡が明らかとなった。
(2)斜角を変化させた[2],[3],[4]の供試翼は、翼性能、翼周りの流れ場に大きな変化が現れないが、性能向上には貢献できる。
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