2008 Fiscal Year Annual Research Report
風車と浮体の相互作用を考慮した振動予測・制御システムの開発と実験による検証
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20360199
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
石原 孟 The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授 (20323511)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山ロ 敦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (00376500)
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| Keywords | 浮体式洋上風力発電夢 / 浮体と風車の連成振動費 / 動揺予測 / 水力減衰 / 空力減衰 / 弾性変形 / 非線形係留 |
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| Research Abstract |
本年度では浮体式洋上風力発電システムを対象に,時間領域において浮体と風車の連成振動を考慮した応答予測モデルを開発した.風水洞実験結果との比較により,本モデルの予測精度を明らかにするとともに,非線形抗力による減衰効果,風車と浮体との相互作用,浮体の弾性変形と波の非線形性が浮体の動的応答に与える影響を明らかにした.本年度で得られた結論は以下に示す。
1.モリソン式は水平方向の動揺量を精度よく予測できるが,垂直コラムを有する浮体の鉛直動揺量を過大に評価することを明らかにした.一方,Srinivasanらの水力減衰比に関する実験値を採用することにより鉛直動揺量を精度よく予測することを可能にした。
2.暴風時には水力減衰力が支配的であるため,空力減衰による低減効果が小さいが,発電時において風車の回転による空力減衰効果は浮体の動揺を低減させることが分かった。
3.弾性応答解析法により予測された動的荷重は実験の結果とよく一致するが,弾性変形を無視した二段階解法により予測された動的荷重は弾性挙動による共振が発生する領域において過小に評価されることが分かった。
4.波の非線形性が顕著になる50mの水深では浮体の弾性モードと非線形波の高次成分と共振し,浮体の動的荷重は,浮体構造を剛体と仮定した時の動的荷重に比べ,1.8倍に大きくなることを明らかにした。
5.update Lagrange法を採用した増分計算とトラス要素の局所座標へ変換を行うことにより係留応力の平衡状態を求め、厳しい波浪条件での非線形係留の大変形を予測することを可能にした。
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