Active flow control for wind turbines capable of adapting to various wind condition

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K03882
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19010:Fluid engineering-related
• Research Institution: Kogakuin University
• Principal Investigator: Sato Makoto 工学院大学, 先進工学部, 准教授 (50648897)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 流体制御 / DBDプラズマアクチュエータ / 動的翼周り流れ / 風車 / 数値解析

Outline of Final Research Achievements

In order to develop wind turbines capable of adapting to various wind conditions, numerical analyses have been conducted to investigate flow separation control techniques around airfoils using a DBD plasma actuator (PA). Flow separation control using the spanwise-type PA (SP-PA), installed along the span direction, and the vortex generator-type PA (VG-PA), installed along the chord direction, has been examained under both static and dynamic flow conditions. The numerical analyses clarify effective separation control methods and mechanisms for SP-PA and VG-PA, respectively. In particular, the combined use of SP-PA and VG-PA shows higher separation control effectiveness compared to using each PA individually.

Free Research Field

流体工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

風力発電は再生エネルギーの一つとしてその利用拡大が大きく期待されている．一方で，風況の変化が大きい日本での風力発電においては，発電効率のさらなる向上のために多様な風況への順応が可能な発電用風車が必要となる．本研究で得られたDBDPAを用いた剥離制御に関する知見は，多様な風況に順応可能な風車を実現する能動的剥離制御技術の確立に大いに役立つことが期待され，持続可能なエネルギー社会の実現に貢献するものである．
加えて，各種PAを用いた剥離制御における制御メカニズムとその流体現象を数値解析により明らかにしたことは，流体力学分野の学術的進展の一助となった．