2014 Fiscal Year Annual Research Report
潮汐と潮流に進出する相反転方式発電ユニット：明日への布石
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24560201
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
金元 敏明 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任教授 (90092642)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 海洋資源 / 再生可能エネルギー / 新エネルギー / 潮汐発電 / 潮流発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[潮汐発電]単一方向流タンデムランナに関する従前からの研究成果を踏まえて，一つの発電ユニットで干満潮に対処できる双方向流タンデムランナを求め，基本性能と流れの状態を調べ次の成果を得た．（1）双方向でも水力効率はほとんど変わらず，単一方向専用機と同等な効率となる．（2）双方向流ランナブレードでは反りを持たせないので，流れはブレードに迎え角を持って入り，ブレードに沿って流出することにより，角運動量変化すなわち出力を得る．（3）数値シミュレーションにより双方向流ランナ形状を最適化し高効率を得た．
[潮流発電]数値シミュレーションを併用して潮流発電に適したプロペラの高効率化を図った．プロペラの設計に際しては，(1)翼素の翼厚，そり線，最大反り位置の好適化を行い，高揚抗比で高出力が期待できる新たな翼型を決定し，(2)ブレード端渦の抑制を考慮して半径方向翼負荷分布を好適化し，(3)水中におけるキャビテーション発生を抑制するため，設置する水深に応じたキャビテーション初生以下のプロペラ回転速度を選定すればよい．このとき，（4）前段プロペラはハブ側で無負荷とし半径の大きいところで大部分のトルクを発生させる半面，ティップ近傍ではトルクの発生を抑える．（5）後段プロペラは全域でトルクを発生させるとともに，発電機を高効率で運転させるために相対回転速度増加の任務を負わせる．このような方法で求めた前後段ブレードの長さとそり線を最適化したタンデムプロペラは，翼素理論で設計されたブレードからなるプロペラに比べて大幅に効率は向上した．
また，河川および回流水槽実験では実用化を目指して，(1)レイノルズ数が異なると出力係数（効率）も異なり，（2）回転速度の増加とともに水中騒音は増加し，（3）相反回転のため外部に反作用が働かず，（4）1本の索による係留で大容量発電が可能なことを立証した．
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