遺伝的アルゴリズムを用いたコルゲート翼型風力発電装置の最適設計と実用化への研究

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K18322
• Research Institution: Nippon Bunri University
• Principal Investigator: 原田 敦史 日本文理大学, 工学部, 准教授 (40612023)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: エネルギー工学 / 流体工学 / バイオミメティクス

Outline of Annual Research Achievements

平成30年度は，日本文理大学に転籍初年度となるため，主として実験環境の整備や加工環境や計測装置の整備を行った．以下に詳細を示す．
(1)　回流水槽の整備及び可視化計測：日本文理大学が所有する回流型可視化水槽を用いてコルゲート翼の可視化を行うため，水槽の再整備と駆動ファンとして用いられている軸流ファンの回転数と水槽内の流速状態を確認した．また，この中で長年使用している熱線流速計が故障したため，平成31年度に修理または更新する必要がある．
(2)　翼型製作装置の再整備：前所属機関との工作機器等が異なるためCAD/CAMの再構築を行った．３D-CADソフトは同一のものが使用できたため，CAMおよびNCフライスの再整備を中心に行った．
(3)　風力発電の計測装置の製作：平成29年度は，製作したコルゲート翼タービンを持つ風車を風洞実験装置内に設置し実験を行っている．このとき，入力として風の持つエネルギ，出力として発電機の発電量を用いて効率を算出していた．この出力を用いた場合は，減速機および発電機の出力も含まれた形になっており，製作したタービン単体の効率ではない．平成30年度は，発電機とタービンの間にトルクメータを設けることにより，タービン単独の出力を計測することが可能になった．
(4)　コルゲート翼の凹凸と効率の実験による解明：コルゲート翼の凹凸の数や形状などを変化させた風車用のタービンを製作し，（3）に製作した計測装置を風洞内に配置することによって性能を確認した．平成30年度は風車直径を250，500，750，1000mmの4種類を対象とし，それぞれの直径に対して凹凸形状を変化させた実験を行った．この中で，これまでの効率を1.3倍程度向上させる形状を確認することができ，最適化へ向けた指針を示すことができた．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成30年度より日本文理大学に転籍したため，新たに実験準備等が必要になり，全体的に遅れている．また，回流水槽内で使用する予定であった流速計の故障などもあり，本来行う実験を行うことができなかったことなども原因として挙げられる

Strategy for Future Research Activity

平成30年度の研究により日本文理大学における風車の製作技術の確立ができ，タービンに関しても半年間で10パターン以上の形状を製作することができた．研究最終年度となる零和元年は羽根の形状を更に10パターン程度増やし，遺伝的アルゴリズムを用いた最適化を用いた場合の形状の計算および製作を行い，最適化形状の場合の風車の形状を用いて実験から効率を算出し，遺伝的アルゴリズムの有効性を確認する．

Causes of Carryover

日本文理大学に転籍したため，当初行う予定であった研究が行うことができなかったことや，新たな準備が必要になったことがなどが原因である．