2021 Fiscal Year Research-status Report
強風下においても壊れない柔軟性を持つコルゲート翼風車の凹凸形状の設計手法の解明
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20K04231
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| Research Institution | Nippon Bunri University |
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Principal Investigator |
原田 敦史 日本文理大学, 工学部, 准教授 (40612023)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 設計工学 / 流体工学 / エネルギー工学 / 自然エネルギー / 風力発電 / 流体機械 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強風下においても壊れないコルゲート翼型風力タービンの形状を確認するため，屋外の大気環境下でフィールド実験用の，発電量を計測するための装置および風速計等を設置し，観測を行った．風車は，個体差があるが，おおむね破壊箇所の特定を行うことができ，今後の設計で強化すべき対策などの問題点を明らかにすることができた．これらは風洞装置を用いた実験から得られた結果と同様の傾向を示す破壊箇所と大気環境下の実験でのみ計測された破壊箇所が，それぞれ確認することができた．これらの結果から，屋内における実験の長短所も確認することができた．
これらの結果から，凹凸を有する箇所は破壊がほとんど見られず，十分な強度が得られていることが明らかになった．その一方で，凹凸が無い平坦な部分は，切り出す際にできる僅かな粗さから亀裂が入り，この亀裂が大気環境下における風速の変化による細かな振動にから亀裂が進展し，最終的に破壊に至っていることが破断面から確認できた．これらの現象の過程は，破壊した風車タービンの形状などから予測できるが，今後はより詳細に明らかにしていく必要がある．
新しい研究の手法として，これまでのコルゲート翼タービンは，主に真空熱間加工により作成し，主にPET板を用いていた．この手法は，加工面で優位性があるが，耐候性の面などで問題が残されていた．今年度より射出成形機を用いて炭素繊維等を含んだ樹脂等により強度面に優れた材質によるタービン翼の製作を行った．金型の製作等を行い，タービンの試作にも成功しているため，今後は材質も研究を進めることが可能になった．
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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
屋外におけるフィールド実験の結果を行い，3ヶ月間程度の長い期間の耐久試験を実施することができ，破壊現象等の箇所を確認することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
フィールド実験，風洞実験の結果と，回流水槽によって得られた風力タービンの断面形状の流動特性の解明をまとめる．そして，最終年度となるため，これらのデータをまとめて，コルゲート翼タービンの設計指針を示していく．
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| Causes of Carryover |
学会が遠隔による開催となり，旅費等の支出が必要なくなったため，差額が生じた．残額に関しては，次年度以降の研究の消耗品等に使用する予定である．
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