2016 Fiscal Year Research-status Report
無動力で風追従する新しい係留方式を用いた浮体式洋上風力発電に係る研究
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16K06911
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
二瓶 泰範 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00470055)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 海洋資源 / エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、アドバンストスパーと呼ばれ、近年浮体式洋上風車の分野で用いられるようになった特殊形状浮体の波力推定手法の確立および流体力学的なメカニズムの解明を行った。中でも波浪による浮体表面波圧計測に着目した。特殊形状浮体に圧力計を多数埋め込み、Radiation圧力、Diffraction圧力の直接計測を行った。計測結果はMorison式、ポテンシャル理論により得られる圧力場との比較検証を行った。円筒に作用する波力はChakrabarti(1980)によって詳細な実験が行われている。Chakrabartiによってまとめられた質量力係数をもとに実験データと比較した。しかし、実験を行った波条件の全ての周波数帯で過大評価となった。そこで、計測した圧力場と波ポテンシャルによって得られる波圧とを比較した。波ポテンシャルによって算出した入射波との位相差と実験によって得られた位相差に大きな違いが生じていることが明らかになった。
本年度はさらに新しい一点係留型浮体式風車を研究開発した。係留部と浮体部が着脱可能な機構になっており、着脱試験を水槽で実施した。また、風のみならず波が回頭現象にどのような影響を与えるかの基礎データを取得した。実験的にではあるが、波と風が共存する方が風追従がよくなることが分かった。
本年度さらに実施した項目として、ピッチコントロール可能な模型風車を浮体に載せて浮体と風車の連成挙動を確認するべく基礎的実験を行った。浮体に載せて風および波浪中の実験を行った結果、風車の回転と浮体動揺との連成により長周期動揺が励起され、不安定な挙動を示すことが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請書の予定通り、アドバンストスパーと呼ばれ、近年浮体式洋上風車の分野で用いられるようになった特殊形状浮体の波力推定手法の確立および流体力学的なメカニズムの解明を行った。圧力場を計測可能な浮体式風車の浮体を製作して圧力場を詳細に計測できた。これまで浮体に作用する波浪荷重を計測する先行研究例は多数あるが、圧力場まで詳細に検討した事例はない。その意味で本研究は有意義なものであると考える。理論計算との差がまだ見受けられるが、比較検証を実施できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
新形式の一点係留浮体式風車の回頭現象をシミュレート可能な数値計算プログラムを構築する。具体的には、回頭の遅れ等により発電量低下量を数値シミュレーションによって明らかにし、従来のモータ駆動型の浮体式洋上風車との比較検証を行う。浮体の水平３方向(Surge、Sway、Yaw)の操縦運動方程式を基に風車への風流入量を計算することで発電性能をシミュレーション可能なソフトウェア(Si-Gen)開発を行う。発電量を数値シミュレーションから算出し、モータ駆動型の浮体式洋上風車の場合との発電量比較評価を行う。
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