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水平軸風車の増揚力装置の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 02044072
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関三重大学

研究代表者

清水 幸丸  三重大学, 工学部, 助教授 (20023202)

研究分担者 姚 尖佳  瀋陽工業大学, 機械電気工学院, 講師
范 垂文  瀋陽工業大学, 機械電気工学院, 院長
呂 志迪  中国風力エネルギー開発センター, 所長
VERMEER N.J.  デルフト工科大学, 風力エネルギー研究所, 主任研究官
BRUINING A.  デルフト工科大学, 風力エネルギー研究所, 主席研究官
BUSSEL G.J.W  デルフト工科大学, 風力エネルギー研究所, 副所長
DRAGT J.B.  デルフト工科大学, 風力エネルギー研究所, 所長
加藤 征三  三重大学, 工学部, 教授 (30023229)
長谷川 豊  名古屋大学, 工学部, 助手 (20198732)
杉野 公一  三重大学, 工学部, 助手 (10179145)
菊山 功嗣  名古屋大学, 工学部, 教授 (90023192)
FAN Chui-wen  Shinyan Politechnical University, Department of Mechanical and Electro Engineeri
LU Zhi-di  The Center of China Wind Energy Development, Professor
VAN Bussel G. J. W.  Technical University of Delft, Institute for Wind Energy, Research Coordinator
YAO Xing-jia  Shinyan Politechnical University, Department of Mechanical and Electro Engineeri
研究期間 (年度) 1990
研究課題ステータス 完了 (1990年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
1990年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード流体機械 / 風力発電 / 水平軸風車 / チップベ-ン / 翼端小翼 / 誘導抵抗 / 増出力装置 / 風車出力増加
研究概要

1.まえがき
研究代表者(清水)を中心に文部省科研エネルギ-特別研究の助成(7年間)を受け、その前後の期間を含めて約15年風力発電の研究を行った。その結果、表題に示してあるような水平軸風車増揚力装置についてユニ-クな結果を得ることができた。その成果について国際的な関心を集めている(オランダ、米国、英国、デンマ-ク、中国)。そこで、今回オランダを中心とする国際共同研究によって、研究成果を具体的に分かち合い、さらに、次の段階の研究を切り開いて行きたいと考え、以下に述べるような内容で国際共同研究を行った。
2.今回行われた国際共同研究全体の概要
(1)オランダ、デルフト工大風力エネルギ-研究所研究員、N.J.Vermeer(N.J.フェルミア)が三重大学へ来日し、三重大学のメンバ-と共に、熟線風速計3台、すなわち、3線を用いて、風車翼翼端渦の3次元流れの測定を行った。その結果、貴重な研究成果を得た。
(2)中国、瀋陽工業大学風力エネルギ-研究所研究員、姚〓佳が三重大学へ来日し、フィ-ルド水平軸風車(直径8.2m,出力10kW)とチップベ-ンの関係および風胴実験によるチップベ-ン風車の性能について、三重大学のメンバ-と共に実験的な研究を行った。姚〓佳は中国側の代表として、三重大学で行われている研究を実際に体験しつつ、共同実験を行った。(3)研究代表者清水幸丸(三重大学)が中国風力エネルギ-研究センタ-を訪問し、呂志迪所長、范垂文教授および、その他研究員と中国でのチップベ-ン風車の風胴実験について、実際に風胴を見ながら研究討論を行った。
(4)研究分担者、杉野公一(三重大学)がデルフト工大風力エネルギ-研究所を訪問し、デルフト工大風胴でデルフト工大側研究分担者と共に、三重大学型チップベ-ンに関する実験およびデルフト工大チップベ-ン風車の各種実験を行った。(5)デルフト工大において、研究分担者、G.Van BusselおよびA.Bruiningがチップベ-ン付風車周囲流れの数値解析を行った。(6)研究分担者、名古屋大学菊山功嗣・長谷川豊によって、名古屋大学流体工学実験室において、チップベ-ン付風車翼翼端周囲の流れの可視化実験がWater channel(水胴)を用いて行われた。(7)研究分担者、加藤征三(三重大学)は、デルフト工大風力エネルギ-研究所を訪問し、風車騒音の測定方法について調査研究を行った。
3.本研究で得られた主な成果
2で述べられた研究の結果、主に次のような成果が得られた。
(1)チップベ-ンによって風車出力の著しい増大が達せられることが明らかになった。水平軸風車にテ-パ-翼を用いた場合、チップベ-ン無しで出力効率41%〜42%がチップベ-ンを取り付けることによって48%〜49%まで増大する。(2)チップベ-ンの形状によって風車出力効率は変化する。良い効果を示すチップベ-ン形状について一定の知見を得た。しかし、まだ全てが明らかになったわけでなく、最適な翼端形状とチップベ-ン形状の関係は、今後の研究課題として残っている。なお、これに関連して、強度が高く高効率なチップベ-ンがどのような形状を持つかは、いまだ検討中であり、今後の研究が必要である。(3)熱線風速計を用いた三次元的な翼端渦流れの測定に成功した。この測定により、これまでよく判らなかったチップベ-ンと翼端渦の関係が相当明らかになってきた。(4)チップベ-ンによって翼端渦が減少する結果、翼車の回転が滑らかになる。このため、電力の出力変動も小さく、風車翼の可変ピッチ制御も容易になる。(5)チップベ-ンによって翼端渦が減少する結果、風車周辺の空気撹乱量が減少し、騒音が軽減される。この問題については奥行が深く、騒音量測定技術も多様な為、今後さらに多くの実験的研究が必要とされる。(6)中国風力エネルギ-研究センタ-との共同研究によってチップベ-ンの風車の研究成果および実験方法をある程度中国側へ伝えることができた。しかし、中国の研究レベルは低く、この種研究への対応はあまりよくない。

報告書

(1件)
  • 1990 研究成果報告書概要
  • 研究成果

    (34件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (34件)

  • [文献書誌] 清水 幸丸、松村 真次: "チップベ-ンによる水平軸風車の増出力に関する研究 ー 第3報,テ-パ-ブレ-ドの場合 ー" 日本機械学会流体工学部門講演論文集. (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 清水 幸丸、森沢 三郎: "風力発電とディ-ゼル発電機によるハイブリッドシステムの研究開発" 風力エネルギ-. 14. 17-20 (1990)

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  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU,Saburo MORISAWA: "STUDIES ON HYBRID GENERATION SYSTEM OF HORIZONTAL AXIS WIND TURBINE AND DIESEL ENGINE" Proc.of the 3rd JapanーChina Joint Conf. on Field Machinery. 1. 401-407 (1990)

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  • [文献書誌] 清水 幸丸、吉川 孝哉、梶本 公彦: "チップベ-ンによる水平軸風車の増出力に関する研究 ー 続報,可視化による増出力効果の解明 ー" 日本機械学会論文集. 56. 502-507 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 清水 幸丸、吉川 孝哉、松村 真次: "チップベ-ンによる水平軸風車の増出力に関する研究 ー 第1報,チップベ-ン形状と性能の関係 ー" 日本機械学会論文集. 56. 495-501 (1990)

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  • [文献書誌] 清水 幸丸、笠原 秀晃、古久保 憲治: "中形水平軸風車の動特性解析に関する研究 (コンピュ-タ・シミュレ-ション結果とフィ-ルド実験結果の比較)" 日本機械学会論文集. 56. 1049-1056 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU,Saburo MORISAWA: "STUDIES ON HYBRID GENERATION SYSTEM OF HORIZONTAL AXIS WIND TURBINE AND DIESEL ENGINE" EUROPEAN WIND ENERGY CONFERENCE '90. 601-605 (1990)

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  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU,Van BUSSEL, Albert BRUINING: "STUDIES ON HORIZONTAL AXIS WIND TURBINES WITH TIP ATTACHMENTS" EUROPEAN WIND ENERGY CONFERENCE '90. 279-283 (1990)

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  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU,Izumi USHIYAMA: "WIND ENERGY PROJECTS IN JAPAN" EUROPEAN WIND ENERGY CONFERENCE '89. 46-50 (1989)

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  • [文献書誌] 菊山 功嗣、長谷川 豊、永森 誠仁: "水平軸プロペラ風車におけるチップベ-ン周りの流れ解析" 第68期通常総会講演会論文集. (1991)

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  • [文献書誌] G.J.W. Van Bussel,N.J. Vermeer: "VELOCITY MEASUREMENTS IN THE NEAR WAKE OF A MODEL ROTOR AND COMPARISON WITH THEORETICAL田RESULTS" FIFTEENTH EUROPEAN ROTORCRAFT FORUM. 20-1-20-16 (1990)

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  • [文献書誌] G.J.W. Van Bussel: "FIRST ORDER PERFORMANCE CALCULATIONS OF WINDTURBINE ROTORS USING THE METHOD OF THE ACCELERATION POTENTIAL" Report IWーR522, Delft Univ. Press. (1989)

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  • [文献書誌] Albert Bruining: "PERFORMANCE MEASUREMENTS OF THE KOLIBRIEーAND FACT ROTOR WITH TIPVANES ON THE FULLーSCALE EXPERIMENTAL WIND TURBINE" Report IWーR519, Delft Univ. Press. 1-10 (1989)

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  • [文献書誌] Albert Bruining: "THE ANGLES OF THE FACT ROTOR TIPVANES ON THE RODS AND ON THE BLADES" Report IWーR516, Delft Univ. Press. 1-34 (1988)

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  • [文献書誌] 清水 幸丸: "風力発電技術" (株)パワ-社, 250 (1990)

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  • [文献書誌] 清水 幸丸: "自然エネルギ-利用学" (株)パワ-社, 300 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 清水 幸丸: "マイクロ水力発電ハンドブック" (株)パワ-社, 250 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU, Shinji MATSUMURA: "Power Augmentation Effects of Horizontal Axis Wind Turbine by Tip Vane -3rd Report-" JSME Fluid Engineering and Fluid Machinery Meeting. (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU, Saburo MORISAWA: "Studies on Hybrid System of Wind Power and Diesel Power" Wind Energy. 14. 17-20 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU, Saburo MORISAWA: "Studies on Hybrid Generation System of Horizontal Axis Wind Turbine and Diesel Engine" Proc. of the 3rd Japan-China Joint Conf. on Fluid Machinery. 1. 401-407 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU, Takaya YOSHIKAWA, Kimihiko KAJIMOTO: "Power Augmentation Effects of Horizontal Axis Wind Turbine by Tip Vane -2nd Report-" Trans. of JSME. 56. 502-507 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU, Takaya YOSHIKAWA, Shinji MATSUMURA: "Power Augmentation Effects of Horizontal Axis Wind Turbine by Tip Vane -1st Report-" Trans. of JSME. 56. 495-501 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU, Hideaki KASAHARA, Kenji FURUKUBO: "Dynamic Analysis of Middle Scale Horizontal Axis Wind Turbine (Comparison between Results of Computer Simulation and Field Test)" Trans. of JSME. 56. 1049-1056 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU, Saburo MORISAWA: "Studies on Hybrid Generation System of Horizontal Axis Wind Turbine and Diesel Engine" European Wind Energy Conference '90. 601-605 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU, Van BUSSEL, Albert BRUINING: "Studies on Horizontal Axis Wind Turbines with Tip Attachments" European Wind Energy Conference '90. 279-283 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU, Izumi USHIYAMA: "Wind Energy Projects in Japan" European Wind Energy Conference '89. 46-50 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koji KIKUYAMA, Yutaka HASEGAWA: "Flow Analysis around Tip Vane of Horizontal Axis Wind Turbine Blade" Proc. of JSME, 68th General Meeting. (1991)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G. J. W. Van Bussel, N. J. Vermeer: "Velocity Measurements in the Near Wake of a Model Rotor and Comparison with Theoretical Results" Fifteenth European Rotorcraft Forum. 20-1-20-16 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G. J. W. Van Bussel: "First Order Performance Calculations of Wind Turbine Rotors Using the Method of the Acceleration Potential" Report IW-R522, Delft Univ. Press. (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Albert Bruining: "Performance Measurements of the Kolibrie-and Fact Rotor with Tipvanes on the Full-Scale Experimental Wind Turbine" Report IW-R519, Delft Univ. Press. 1-10 (1989)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Albert Bruining: "The Angles of the Fact Rotor Tipvanes on the Rods and on the Blades" Report IW-R516, Delft Univ. Press. 1-34 (1988)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU: Power Pub. Co. Ltd. Wind Power Generation Engineering, 250 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU: Power Pub. Co. Ltd. Utilization Engineering of Renewable Natural Energy, 300 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yukimaru SHIMIZU: Power Pub. Co. Ltd. Micro-Hydro Power Engineering, 250 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要

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公開日: 1990-04-01   更新日: 2016-04-21  

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