2014 Fiscal Year Annual Research Report
越波型波力発電開発に向けた越波量の定式化とそのシミュレーション技術の開発
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24360360
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
田中 博通 東海大学, 海洋学部, 教授 (90134014)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南 將人 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (60280319)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 波力発電 / 越波量 / 波エネルギー / 数値シミュレーション / 海洋エネルギー / VOF値 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海洋国として海洋エネルギーを活用する技術を研究開発することは重要なテーマであり、現在、越波型波力発電装置の開発を行っている。この越波型波力発電装置の実用機を設計するために一番必要となる要素は、波高と周期が変化する海洋波の越波量を把握することである。しかし、不規則波に対する越波量の知見は意外に少ない。そこで本研究は、有義波高（H）と有義波周期（T）または平均波高（H0）と平均周期（T0）に対する越波量を実験結果および波の統計解析と波動理論により定式化するとともに、砕波と越波現象を平面的に数値計算することが可能な数値計算ソフトを応用して、越波量を算定するシミュレーション技術を開発することを目的として行った。
越波量の実験は、Bretschneider-光易スペクトルで制御した不規則波とし、模型縮尺は1/0とした。波高と周期の大きな造波条件下で実験を行うため越波量が非常に多く、4段の水槽に流入した水をダイヤフラムポンプで各段の貯水タンクに送水して各段の越波量の計測を精密に行った。従来、越波量は堤脚水深や天端高、沖波波高と波長との関係として求められているが、越波現象は波エネルギーに基づく現象であることから、本研究により越波量は波エネルギーと線形の関係となる新たな関係式を得た。
また、購入した数値計算ソフトの再現計算を用いて、多段型越波式波力発電に関する実験についての再現性と、規則波と不規則波がそれぞれ生じた際に示す挙動の違い、さらに流量の予測や模型を三次元とした際の水位変化の比較い、二次元計算の場合、規則波及び不規則波どちらもVOF値を0.2に設定することにより実験の再現性が確認でき、流量は計算により得られた流量に0.243をかけることにより実験の流量に近づき、三次元計算の場合、規則波及び不規則波どちらもVOF値を0.5にすることで理論の水面変動に近い挙動を示すことが分かった。
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