2019 Fiscal Year Research-status Report
シングルからマルチロータシステムの採用による風車システムの発電・構造性能の強化
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18KT0062
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
渡邉 康一 九州大学, エネルギー研究教育機構, 准教授 (30811799)
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| Project Period (FY) |
2018-07-18 – 2021-03-31
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| Keywords | マルチローターシステム / レンズ風車 / クラスタ化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
風力エネルギーの有効利用を促進させるために新しいコンセプトの風力発電システムの開発を行った。全世界的に風車は大型化を続けてきたが、ブレードの長大化に伴い、風車開発や社会受容性の問題が深刻化している。これらの問題にブレイクスルーを与えるためには、シングル(単基)の大型風車をさらに大型化させようとする発想を転換し、世界最高レベルの性能をもつ風車を多数集めてクラスタ構造とすることが有効である。複数の風車を並列配置するマルチロータシステムに、世界最高レベルの発電効率と静粛性、防雷性、防バードストライク性を併せ持つ、風レンズ(レンズ風車)を採用すると、レンズ風車は流体力学的な相互作用により、集合させることによって互いに出力性能を高めあうことがわかっている。本研究では、マルチロータシステムのレンズ風車の空力的干渉現象を明らかにし、その最適配置を提案することを目的に、風洞実験と数値計算を実施した。
前年度までの研究により、クラスタ化した際の個々の風車の出力増加と抗力(推力)増加には一定の関係(３乗２乗則)があることが分かった。そこで今年度は出力増加のみに着目することで実験モデルを小型化し、ブロッケージ効果を最小限に抑えながら、最大7基のマルチロータシステムの風洞実験を実現した。その結果、今後の空力弾性解析に向けて有益な結果が得られた。
同時に、個々のレンズ風車のつば形状を円形から多角形に変更することにより、レンズ風車周囲の渦を安定化し、出力を増加させられる見通しを得た。また、野外でのマルチレンズ風車(3基および5基)の野外実験を実施している。
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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
令和元年度の主たるテーマは、大容量化を目指した、中型レンズ風車によるMRS構成に関する検討であった。空力弾性応答を検討し、その評価方法の確立を図るために、今年度は主に大型風洞を用いたモデル実験を実施し、クラスタ化した個々の風車の出力を様々なクラスタ化のアレンジのもと計測した。今回実験で得られた値を用いて、今後数値計算結果の妥当性を評価することができる見通しである。最終的には、風洞実験で得ることが難しいデータを数値計算で補完することで、空力弾性応答評価方法を確立していく。
同時に、個々のレンズ風車のつば形状を円形から多角形に変更することにより、レンズ風車周囲の渦を安定化し、出力を増加させられる見通しを得た。また、野外でのマルチレンズ風車(3基および5基)の野外実験を実施している。
次年度は空力弾性解析と野外実験の結果について最終的に取りまとめる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度の主たるテーマは、以下の通りである。
・新しいコンセプトの小型規模マルチレンズ風車の野外試験を行う。
野外実験については今年度既に実施中であり、その結果を取りまとめる。また、昨年度の主たるテーマである、空力弾性応答の検討および評価方法の確立については、次年度も継続して実施することで、その確立を目指す。
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