2022 Fiscal Year Annual Research Report
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20K14965
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| Research Institution | Ashikaga University |
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Principal Investigator |
飯野 光政 足利大学, 工学部, 講師 (60781961)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 波力発電 / 振動水柱型波力発電 / 水槽実験 / 一次変換部 / 1Dシミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は途中から傾斜部分を有する振動水柱型波力発電装置「共振点追従型波力発電」について、潮位の変化を想定した没水深の変化を伴う水槽実験を垂直型と比較しながら行った。
その結果、昨年度定式化した非定常ベルヌーイの式による水柱の運動方程式から推定される共振周期の予測結果に対して、5%以内の精度で一致した共振周期となることが示された。この共振周期は水柱の断面積と傾斜角の変化により影響を受け、途中で傾斜させることで、同じ水柱の水深での共振周期が30%以上長周期になることが確認できた。
さらに、昨年度確立した自由振動実験によって運動方程式のパラメータである付加質量と減衰係数を求める手法を用いることで、水柱の自由振動波形をシミュレーションにより再現した結果、比例減衰ではない非線形減衰にフィッティングすることで振動の減衰波形をよりよく再現できることが確認できた。
本研究では波高が高くなるほど共振周期の長くなる共振点追従型波力発電の原理を水槽実験、力学モデルを用いて検証し、有用性を明らかにすることを目的とした結果、期間全体としてえた成果として、初年度では途中で傾斜部を持つ振動水柱に対して傾斜角や傾斜部のテーパ形状を変化させた際、共振周期が波高によってどの程度変化するかを明らかにし、その結果、傾斜部に水面が入ることにより、10％程度共振周期が長くなることが明らかになった。二年目では、その定式化を目的として非定常ベルヌーイ式に基づく運動方程式を導出し、そのパラメータ決定のための実験方法を確立し、そして振動水柱の振幅に相当する波高よりも振動水柱の平均水位に相当する潮位の影響のほうがはるかに大きいことを明らかにした。三年目では、潮位の影響を複数の実験に評価し、本研究において提案する共振点追従型波力発電により共振周期が長くなる条件と、その力学モデルの精度を検証することができた。
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