2021 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of dynamic characteristics and optimization of shape of rotator for ocean current generation by CFD
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19K04165
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| Research Institution | Shiga Bunkyo Junior College |
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Principal Investigator |
河村 哲也 滋賀文教短期大学, その他部局等, 研究員(移行) (40143383)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桑名 杏奈 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (00624628)
齋藤 文 成蹊大学, 理工学部, 助教 (00837510)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 海流発電 / 風車形状最適化 / 流体シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和２年度には海流発電に適した回転装置の代表例として、垂直軸抗力型でS型風車の効率を上げたのサボニウス型回転装置をとりあげ、近接して２台設置された場合の相互作用に着目して数値シミュレーションを行った。そして、サボニウス型回転装置の重なり部分の長さ（オーバーラップ比）や周速比、２つの回転装置間の距離、流れの角度を変化させて系統的にデータ収集を行った。
一方、水平軸型の新型の抗力型回転装置としてまぐろ型回転装置についても詳細なシミュレーションをおこなったが、結果として得られた効率に関する最適形状は、装置の安定性に関して問題があり、回転軸に過度の負荷がかかることが分かった。そこで令和３年度はサボニウス型と、その発展形であるバッハ型回転装置をさらに改良したJ型回転装置に的を絞って、回転装置間の相互作用に注目したをシミュレーションを、実用化する上で必要なデータ収集する目的で行った。サボニウス型については２台の場合のみならず、３台を１列に並べた場合、４台を正方形の頂点に配置した場合、さらに６台や９台の場合についてもシミュレーションを行った。この場合、各風車の回転方向を種々に変化させたり、回転の位相をずられせたり、さらに各回転装置の回転速度を変化させたりして、回転装置の出力に及ぼす影響を調べた。J型回転装置については主として２台の装置が近接して置かれた状況を想定して、サボニウス型と同様、風車間距離、迎角、周速比などを変化させたシミュレーションを行って出力に及ぼす影響を調べた。
一連の研究結果は日本機械学会や日本流体力学会が開催する総会や年会、シンポジウムで発表するとともに、詳しい情報を提供する目的のために紀要論文も執筆した。それとともに、広く社会に成果を知らせるため市販の書籍（流体シミュレーションのヒント集）にも研究成果の一部をを記載した。
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