2019 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis and Suppression of Vibrations of a Wind Turbine Blades in a Typhoon
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17K06245
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| Research Institution | Nagoya Industrial Science Research Institute |
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Principal Investigator |
石田 幸男 公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (10092991)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥居 孝夫 静岡大学, 工学部, 教授 (70188829)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 風車 / 弾性ブレード / 弾性タワー / 共振 / 振動モード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
台風通過時に強風のため発電用風車のブレードが破損する事故が多く発生しているので，そのメカニズムについて調べた．台風通過時には風車の回転を止めることが多いがその場合において風車タワーとブレードの連成振動に注目した．研究の手順は以下のとおりである．（１）振動の解析モデルの構築，（２）風車を模擬した実験装置の作成，（３）実験による現象の観察，（４）運動方程式の導出，（５）風車タワーに周期的な励振力が加わったときの応答曲線の理論解析，（６）ブレードの角位置による振動振幅の違いに関する解析結果と実験結果の比較，（７）応答曲線の特性の分析，（８）結果の考察．
ブレードは３枚あるが，簡単のため３枚は相互に影響しないと仮定し，その１枚とタワーが２自由度振動系を構成する解析モデルを仮定した．２つの励振振動数で共振ピークが現れるが，その変化の大きさに関して，解析結果と実験結果はよく一致した．計算例として，（A)ブレードが水平の場合，(B)それから120度回転して上方にある場合，(c)240度回転して下方にある場合の３つの場合について調べ，応答の大きさを調べた．水平に振動しているナセルがブレードの強制変位入力となることから予想した内容と異なる結果が得られた．すなわち，(B)の場合と(C)の場合は上下対称位置にあるにもかかわらず，(B)の振幅が大きく，(C)の振幅が小さかった．また，(A)の場合は，ブレードの中心線方向に加振しているので振動が小さいと予想したが，大きさについては三者が大きく異なり，(B)>(A)>(C)の順であった．予想に反したこの結果は，タワー先端のわずかな傾きの影響を考慮することによって説明することができた．
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