Optimal design of large scale wave farm in offshore area

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26289337
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 永田 修一 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 教授 (30404205)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瀬戸口 俊明 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 教授 (90145186) ; 今井 康貴 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 准教授 (90284231) ; 村上 天元 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 助教 (90611278)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 海洋エネルギー / 波力発電 / 渦法 / 振動水柱

Outline of Annual Research Achievements

渦度を未知量とした性能解析手法（渦積分方程式法）を開発した．①流速を求めるBiot-Savartの式に相当する第1の積分方程式、②渦度を求める第2の積分方程式、③圧力、位置エネルギー及び運動エネルギーの和で表される総エネルギーに関する第3の積分方程式を用いて、Rayleigh流れ、振動平板上の粘性流れ等の一次元流れの計算を行い、解析解との比較を行い、この計算法の有効性を確認した。
また，“粘性流体を対象とした、 渦法による2次元浮体構造物の非線形波浪中挙動解析法”を提案 (永田、今井他：2015, 2017)して、 没水平板の鉛直運動、係留された矩形や三角形断面浮体の波浪中運動、浮体式の振動水柱型波力発電装置BBDBの波浪中挙動と一次変換効率（波パワーから空気パワーへの変換効率）に関する計算結果と実験結果と比較することにより、提案した計算手法の有効性を示した。Yeungら(2002)と同様に、流れ関数と渦度を未知量として扱うが、①渦度の粘性拡散の計算に、Yeungら用いたRandom-Walk法よりも精度の良いCore-Spreading法を用いる、②物体境界面からの渦度の発生方法に関しては、滑らかな物体表面については渦層モデル、物体の角部についてはVorticity sheddingモデルの2つを併用する、③物体表面に働く流体圧力の計算には、Uhlman (1992)によって提案された、粘性流体の基礎式から導かれた“総エネルギーに関する境界積分方程式”を用いる、の改良を加えた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

おおむね順調に進展している

Strategy for Future Research Activity

昨年度までに研究を更に進め、浮体式振動水柱型波力発電装置BBDBをさらに高性能化するとともに、BBDBを構成単位とした沖合の大規模Wave farm建設を目指して、必要な数値解析技術、最適設計技術を開発する。また、装置の性能把握と解析法の検証のための水槽実験も併せて行う。

Causes of Carryover

実験で使用するタービン改良が遅れたため