2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a Wave-powered Turbine for Bi-directional Flow with High Robustness against Wave Height Variations
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16H04607
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| Research Institution | Matsue National College of Technology |
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Principal Investigator |
高尾 学 松江工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (00332057)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Alam Ashraful 松江工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (60759819)
高見 昭康 松江工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70259919)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 再生可能エネルギー / 波力発電 / ウエルズタービン / 衝動タービン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
波高変動が激しい海象状況に対応できるロバスト性の高い波力発電用往復流型空気タービンとして，メインタービンのウェルズタービン（WT）にブースターとして小型の往復流型単段衝動タービン（IT）を接続したブースターを有するウェルズタービン（WTB）の研究開発を実施した。当該年度は（1）非定常流（時間に対して正弦波状に速度変化する周期的往復気流）におけるWTB性能の数値解析，および（２）特殊風洞によるWTBの実証試験，の２つの試験を実施し，その結果に基づき（３）研究総括を実施する計画であった。しかし，項目（２）において，メインタービンであるWTと小型のITの接続方法に技術的な問題が発生したこと，さらに，性能改善に対するWT用案内羽根と往復流型二重反転衝動タービン(CIT)の効果を検討するため，CFDと準定常解析法による項目（１）を中心とした研究開発に変更した。当該年度に得られた主な結果を以下にまとめる。
（１）ブースターとしてITの代わりにCITを採用することでWTBの失速特性は大きく改善される。しかし，CITのほうがITよりタービン前後の圧力差が大きく，ブースターへの気流の流入量が抑制されるため，ITのほうがブースターとして好ましい。
（２）WT用案内羽根を設置することで，WTBの効率は幅広い流量係数において5%前後の増加が見られた。一方，その案内羽根の有無に関わらず流量比（=ブースターの流量/全流量）は0.25 未満を示しており，WT用案内羽根が流量比に及ぼす影響は小さい。
（３）ともにWT用案内羽根を有するWTBとWTを比較すると，最大効率はそれぞれ46%と50%でWTのほうが4%高いが，失速点の効率はWTBがWTより30%以上高く，WTの性能改善に対するブースターの有用性は極めて高い。したがって，このタービンを採用することで振動水柱型波力発電の発電単価が大幅に低下すると予想される。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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