2014 Fiscal Year Annual Research Report
風車タワーが風車後流及び風下側風車に与える影響の解明とそのモデル化に関する研究
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25820455
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
河野 孝昭 金沢大学, サステナブルエネルギー研究センター, 助教 (90630921)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 風車 / 後流 / 風力発電 / 流体 / CFD / 乱流 / 風荷重 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、水平軸風車のタワーが風車後流特性及び風下側風車に与える影響を解明し、更にその影響を低解像度の計算格子で数値流体力学（CFD）シミュレーションに反映させるモデル化手法を開発して、近接した複数台の風車から構成されるウィンドファーム等の発電量予測ツールや各風車の風荷重評価ツールの高精度化に貢献することを目的としている。
2013年度には、風車タワーがある場合と無い場合について、様々な周速比で、風車まわりの流れのCFDシミュレーションを実施し、風車タワーが風車後流に与える影響を明らかにした。
2014年度は、風車タワーを陽的に解像したCFDシミュレーションにより、風車タワーの抗力係数及び揚力係数の鉛直分布を算出した。そして、風車タワーが存在する計算格子上において、Navier-Stokes方程式にこれらの係数を用いたシンク項を付加し、風車まわりの流れのCFDシミュレーションを実施した。その結果、風車タワーの後流の風速分布は、実験結果を過大評価し、さらに、風車ローター後流の風速の水平方向分布の非対称性については、ほとんど再現されなかった。非対称性が再現されなかったのは、風車タワー後流の風速が過大評価され、乱れが過小評価されたことが原因であると考えられる。タワーのモデル化方法は、これまで検討してきた抗力・揚力係数を用いる方法の他に、タワーの壁面上で流速を0に近似するImmersed Boundary 法を用いた方法を開発中であり、今後検証を進める予定である。
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