2021 Fiscal Year Annual Research Report
Counter-rotating Turbine for Wave Energy Conversion with High Robustness against Sudden Fluctuations in Wave Power
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20H02377
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| Research Institution | Matsue National College of Technology |
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Principal Investigator |
高尾 学 松江工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (00332057)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木上 洋一 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 教授 (50274486)
Alam Ashraful 松江工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (60759819)
奥原 真哉 松江工業高等専門学校, 実践教育支援センター, 技術専門職員 (90835779)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 波力発電 / 振動水柱型 / 衝動タービン / 二重反転タービン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
波力発電用二重反転衝動タービンの性能を解明するため，当該年度は次のとおり研究を実施した．
（１）定常流におけるタービン性能試験 低速風洞とタービン性能試験装置を用いて，定常流におけるタービン性能を把握するための試験を実施した．試験では，一定速度で回転しているタービンに定常流を流入させ，タービンのトルク，回転数，圧力差，流量を測定し，流量係数に対するトルク係数，差圧係数および効率を算出した．供試タービンは，ケーシング内径が240mmであることと，従来の研究で提案されている好適形状やCFD解析の結果を考慮して，翼先端直径239.2mm，翼先端すき間0.4mm，ハブ比0.7とした．供試ロータは円弧と楕円の一部を組合せた翼型を採用し，弦長43.2mm，弦節比2.02，入口・出口角70°とし，2列のロータ間の間隔は8mm～32mmの範囲で変化させた．供試案内羽根は円弧と直線を組合せた翼型を有する厚さ1.6mmの薄翼を採用し，弦長56.0mm，弦節比1.75，設定角30°とした．また，2列のロータ間に設置する中間羽根にはS字型の翼型を採用し，弦長21.6mm，弦節比1.15，設定角65°厚み比0.037とした．試験結果として，「中間羽根なし」の場合，流量係数1.36で最大効率0.43が得られたが，その値はCFD解析で得られた値0.47を0.04ほど下回った．また，効率はロータ間隔に依存することがわかった．一方，「中間羽根あり」については，中間羽根の不具合により試験の実施を次年度に持ち越した．
（２）周期的往復流におけるタービン性能予測 項目（１）で得られた定常流におけるタービン性能と準定常解析手法を用いて，正弦波状の周期的往復流におけるタービンの作動特性（往復気流1周期における平均効率）を予測した．「中間羽根なし」の解析結果として，流量係数1.0のとき，最大平均効率0.41が得られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当該年度中に終了予定だった「中間羽根あり」に関する試験および「好適なタービン形状の選定」の実施を次年度に持ち越したため，本研究の進捗状況は「やや遅れている」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
供試タービンの設計時に採用したCFD解析の妥当性の確認，および本タービンに関する設計法の確立の観点から，次年度はまず「中間羽根あり」に関する性能試験および「好適なタービン形状の選定」を着実に遂行する．
また，その後に予定している「周期的往復流および不規則波におけるタービン性能予測」の結果が良好な場合，実際の洋上での発電装置を想定して，本タービンと振動水柱型波力発電における一次変換装置である空気室を組合せた波浪水槽を用いた実証試験の実施を検討する．
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