| 研究課題/領域番号 |
07805020
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 神奈川工科大学 |
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研究代表者 |
木村 茂雄 神奈川工科大学, 工学部・機械工学科, 助教授 (90195363)
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| 研究分担者 |
中根 一郎 神奈川工科大学, 工学部, 助手 (30221451)
藤井 理行 国立極地研究所, 研究系, 教授 (20125214)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1996年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
1995年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
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| キーワード | 着氷 / 低温着氷風洞試験 / 空気力学的特性 / 翼 / ブレ-ド / 固有振動数 / ロータ性能 / 風力タービン / 着氷モデル / 弾性方程式 / 捕捉率 / 風洞試験 / 空気力学 / 着氷形状 |
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| 研究概要 |
本研究は、翼上に発生する着氷現象について、着氷の実際を模擬すべく試験を行い、着氷した翼の空気力学的特性について風洞試験、および数値計算を行い、調査したものである。結果を以下にまとめる。
(1)翼上への着氷現象を模擬し、任意の環境条件のもとでの着氷の形状、性状を調査すべく低温着氷風洞試験を行った。当該研究機関が所有する小型Eiffel型風洞を大幅に改良し、新たに微少水滴発生装置を製作した。NACA0015の翼型模型を供試体とし、環境温度、風速、水滴含有率、迎え角をパラメータとして、これらの適当な組み合わせの下、試験を実施した。これまでにない1ケース2時間の試験時間と10分毎の計測により、多種の着氷形状、捕捉率、成長率などに関して知見が得られた。
(2)低温着氷風洞試験の結果を基に着氷の形状を模した模型を数種類製作し、常温下で翼面上の圧力分布を計測するため小型風洞を利用した試験を行った結果、着氷形状による翼面上の圧力分布への影響が確認された。また、模型製作上、任意の形状を比較的短時間に製作する手法の確立が果たせた。
(3)梁理論を適用した、曲げ(フラップ、リ-ドラグ方向)と捩りに関する弾性方程式を導出し、着氷したブレ-ドについて調べた。着氷の形状およびスパン方向分布、氷の密度によってその影響には大小の差があるが、場合によっては稼動時の共振などが問題となり得ることが分かった。今後、着氷による空気力の変化を取り込んで、動的な荷重などへの適用、非定常空気力の推定を計る。
(4)非圧縮粘性流体解析用計算コードを利用して着氷した翼の空気力学的特性を調査した。低温着氷風洞試験の結果を利用して計算対象の着氷形状を決定し、これについて空力係数を算出した。着氷の空力的な影響は抵抗に大きく現れ、この結果を用いた風力タービンロータの空力性能の評価からは、ブレ-ドへの着氷が取得エネルギに大きく影響することが分かった。
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