| 研究分担者 |
井上 剛志 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70273258)
劉 軍 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70345924)
高 行男 中日本自動車短期大学, 自動車工学科, 教授 (80141399)
鳥居 孝夫 静岡大学, 工学部, 助教授 (70188829)
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| 研究概要 |
風力発電の普及とともに,風車の振動・騒音が問題となっている.しかし,風車のこれまでの研究は,発電効率上昇を目的に翼形状などを調べた流体に関するものが多く,振動に関する研究は極めて少ない.最近,風車はますます大型化する傾向にあり,回転ブレードも1本あたり50メートル近くに長大化している.通常の産業用回転機械と比較すると,風車は長大なブレードが重力の作用を受けながら鉛直面内で回転する特殊な回転機械である.風車は風の力を受けるが,高い位置と低い位置で風速が異なるため,回転すると周期的励振力を受け,またブレードが支柱の近くを通過するときには風圧のパルス的な力を受ける.このような状況のもとで,風車ブレードの振動を調べた結果,以下のことが明らかとなった.
(1)風力の周期的変化により,ブレードに調和共振が発生する.(2)ブレードが上方に位置するときと下方に位置するときで復元力が変化するので,この系は係数励振系となる.(3)ブレードの自重による係数励振効果と風力の周期的変化の相乗効果により,各種の超調波振動が発生する.(4)ブレードのばね定数が小さくなると,係数励振効果が増加する.(5)ブレードのばね定数がある値以下になると,係数励振作用により不安定領域が現れる.この不安定領域は風が弱くてもブレードが回転すれば発生する.
以上のことから,風車タービンは製作誤差とは無関係に,構造的に振動を発生させる機構をもっており,長大化するとこれらの振動が問題となることがわかった.
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