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高耐塵性・低環境負荷な低回転ボルテックス水車の動作解析と設計指針の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K00643
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 持続可能システム
研究機関富山国際大学

研究代表者

上坂 博亨  富山国際大学, 現代社会学部, 教授(移行) (50329364)

研究分担者 中川 慎二  富山県立大学, 工学部, 教授 (30337878)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード小水力発電 / ボルテックス水車 / 数値シミュレーション / 再生可能エネルギー / 水車効率 / 渦水流 / ゴミ流入 / 設置コスト / 魚道 / 流体シミュレーション
研究成果の概要

ゴミ対策と耐久性に極めて優れ、設置工事が少なく魚道が不要などの利点の多い「渦巻き利用型発電用水車(低回転ボルテックス水車)」は、水車の力学的動作機序が不明で、発電効率が低く、信頼性のある装置設計ができないという問題があった。本研究では低回転ボルテックス水車の実験機を試作して基本性能を測定するとともに、数値シミュレーションによって動作機序を検討し、その結果に基づいて水車羽根条件などを変更しながら水車効率の改善を行った。その結果、水車羽根を渦巻中心近傍の高流速部分で効率良く作用させ、水車羽根下部や渦中心での無効水流を小さくすることで70%程度の水車効率を得られる事が明らかとなった。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うちオープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 小水力発電用の低回転ボルテックス水車における動作効率改善に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      上坂博亨・中川慎二・谷口達也・伊藤宗康
    • 雑誌名

      富山国際大学現代社会学部紀要

      巻: 9 ページ: 1-13

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Fundamental Study on Air-Water Multiphase Flow in Tub-Type Water Wheel Vessel (Experiment and Simulation using OpenFOAM)2017

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Ametani, Takaaki Shimizu, Shinji Nakagawa, Hiroyuki Uesaka, Hiroki Sato, Muneyasu Ito
    • 学会等名
      The 9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小水力発電用低回転ボルテックス水車ケーシング内における空気・水2相流の流動シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      飴谷功佑,中川信二,清家美保,上坂博亨
    • 学会等名
      エコテクノロジーシンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] OpenFOAM によるたらい式水車の気液混相流解析(容器内流のシミュレーションと実験)2017

    • 著者名/発表者名
      飴谷功佑・清水貴昭・中川慎二・上坂博亨・伊藤宗康・佐藤弘規
    • 学会等名
      日本機械学会 北陸信越支部学生会 第 46 回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 低回転ボルテックス水車の効率改善と動作解析2016

    • 著者名/発表者名
      上坂博亨・中川慎二・清水貴昭・伊藤宗康・佐藤弘規
    • 学会等名
      環境科学会2016年会
    • 発表場所
      東京都市大学
    • 年月日
      2016-09-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] OpenFOAM による低回転ボルテックス水車容器内の気液二相流解析2016

    • 著者名/発表者名
      清水貴昭・飴谷功佑・中川慎二・上坂博亨・伊藤宗康・佐藤弘規
    • 学会等名
      オープンCAEシンポジウム2016
    • 発表場所
      東京大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 富山県立大学 機械システム工学科 機械エネルギー工学講座 中川グループ

    • URL

      http://eddy.pu-toyama.ac.jp/%E7%A0%94%E7%A9%B6/%E3%81%9F%E3%82%89%E3%81%84%E5%BC%8F%E6%B0%B4%E8%BB%8A/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 富山県立大学機械システム工学科機械エネルギー工学講座 中川グループ

    • URL

      http://eddy.pu-toyama.ac.jp/%E7%A0%94%E7%A9%B6/%E3%81%9F%E3%82%89%E3%81%84%E5%BC%8F%E6%B0%B4%E8%BB%8A/

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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