2023 Fiscal Year Annual Research 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 – 2024-03-31
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| Keywords | 風力発電 / 流体工学 / 生物模倣技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トンボの翅が持つ凹凸をヒントにしたコルゲート翼型風車は，風速0.5~5m/sにおいて高い性能が得られることが明らかにされている．これまでの研究は，この凹凸形状とエネルギー変換効率に注目した研究を中心に進めてきたが，本研究では強風下でも壊れない形状を明らかにすることを目的とする．この研究では，低風速において高いエネルギー変換効率を示し，さらに強風の環境下では壊れることのない凹凸形状の配置を実験から明らかにする．
コルゲート翼型タービンを持つ風力発電装置の破壊に関して，強風時以外においても発生することが風洞実験より明らかにされた。この現象は，翼の断面形状などによっても異なり，比較的低速領域でも確認することができ，本研究においては，これらの特性を明らかにするため，回転量およびトルクの計測結果より，振動を起こしながら不安定な振る舞いをするデータの存在が明らかにし，本研究に注目すべき風車の破壊につながっていることが予想することができた。複数回の風洞実験などのデータの検証により再現性も示されており，今後の研究によってさらに詳細に明らかにしていく必要がある。とくにタービンの持つ固有振動数と回転量との関係などを詳細に明らかにすることによって，原因を特定することが可能であると考え，発電機の抵抗値などを変化させた場合の振動が発生する回転数や風速との関係に関して何らかの傾向があることがデータにより，示すことができた。今年度の研究に関しては，破壊する点が強風時ではなく，共振を起こす条件が主要因であることが示すことができたため，今後の研究により，さらにこれらを詳細に示していくことにより，風車の破壊を示すことができるものではないかと予想される。
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