2023 Fiscal Year Annual Research Report
3次元高速化渦法による海洋エネルギー利用装置の波浪中発電性能評価手法の開発
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21H01551
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
永田 修一 佐賀大学, 海洋エネルギー研究所, 特任教授 (30404205)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高尾 学 松江工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (00332057)
石田 茂資 佐賀大学, 海洋エネルギー研究所, 客員研究員 (30360712)
萩原 世也 佐賀大学, 理工学部, 教授 (80198647)
今井 康貴 佐賀大学, 海洋エネルギー研究所, 准教授 (90284231)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 波力発電 / 浮体式洋上風力発電 / 3次元渦法 / 発電性能評価 / 水槽実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高速多重極法とGPU技術等を導入して、大幅に高速化された3次元渦法をベースに、水面の非線形性、浮体表面から発生し、流体中に放出される渦の粘性拡散影響を正確に考慮して、3次元浮体の運動を時間的に追跡する高速粘性流体解析法を開発して、この手法を浮体型の振動水柱型(OWC)波力発電装置や浮体式洋上風力発電装置に適用して、装置の最適設計を行うことを最終的な目的としている。
令和5年度は、計算法に関しては、過去の研究において考慮されていなかった物体表面や自由表面境界での厳密な境界条件式を誘導・整理し、計算において、①界面からの流体内への渦の流出や流体内部から移流してきた渦の界面への流入をVorticity flux（渦度発生流束） を介して考える、②閉領域の流速に関する境界積分方程式の境界積分に関する部分を渦層のみで表す、を採用した。②の採用により、粘性流体での物体表面での法線方向と接線方向の境界条件も厳密に考慮できる。具体的な計算は、3次元水中物体と平面水面波の干渉問題に関して、渦度の粘性拡散を考慮しないでの計算を試みた。物体表面と水面の渦層の離散化には2次の四角形要素を用いた。計算の結果、平面パネル上の未知量である2方向の渦層成分を、渦層に関する連続条件を用いて1つの未知量に減らす等、計算容量を減らす方法の導入が必要なことがわかった。
実験に関しては、計算法検証を目的に、①新規に製作した「衝動タービンを搭載した浮体型の振動水柱型発電装置BBDB模型」を用いた波浪中発電実験、②スパー型浮体構造の振動水柱型波力発電装置模型の波浪中性能実験、③往復流型二重反転衝動タービン、中間羽根付き二重反転衝動タービン及びセイルウイング型タービン模型に関する風洞実験、を行い、有用な実験データを取得した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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