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浮体式洋上発電風車の振動と制振に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K06229
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 機械力学・制御
研究機関広島大学

研究代表者

池田 隆  広島大学, 工学研究科, 名誉教授 (50115523)

研究分担者 原田 祐志  愛知工業大学, 工学部, 准教授 (00456691)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード振動工学 / 浮体式洋上発電風車 / 浮体式プラットフォーム / 風車ブレード / 制振 / 回転体の振動 / 係数励振振動 / 局在化現象 / 機械力学・制御 / 振動 / 回転体
研究成果の概要

本研究では,浮体式洋上発電風車に発生する振動について理論的,実験的に調べるとともに,その制振法を提案した.波浪により風車プラットフォーム(土台)に上下運動や水平運動が生じるため,ブレードにはフラップ方向またはコード方向に係数励振振動が発生することを示した.また,タワーと風車ブレードが連成する場合には,ブレードに作用する非線形モーメントに起因して,3枚のブレードが異なる振幅で振動する局在化現象が発生することを示し,その発生原因は,複数の振動モードが同時に発生するためであることを明らかにした.制振対策としては,液体ダンパーや振子型動吸振器がそれぞれ土台やブレードの制振に有効であることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

浮体式洋上風車のブレードには,回転中に加わる重力の作用が周期的に変動し,かつ波浪による上下運動が作用するため,複雑な振動が発生する可能性が示されたことは学術的意義が大きい.また,風車プラットフォームやブレードの振動の制振対策として,液体ダンパーや振子型動吸振器が有効であることが示されたことは,今後,多くの浮体式洋上風車が導入されることが予想されることを考えると,信頼性・安全性の高い風車の開発,および国際的産業競争力の強化に貢献することができ,社会的意義も大きい.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Parametric instability and localization of vibrations in three-blade wind turbines2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda, Y. Harata, Y. Ishida
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Nonlinear Dynamics

      巻: 13 号: 7 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1115/1.4039899

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Modal analysis to interpret localization phenomena of harmonic oscillations in nonlinear oscillator arrays2019

    • 著者名/発表者名
      Harata, Y., Ikeda, T.
    • 学会等名
      Proceedings of the ASME 2019 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference (IDETC/CIE2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉛直励振を受ける浮体式洋上風車ブレードの面内振動2019

    • 著者名/発表者名
      原田祐志,立田典久,池田 隆
    • 学会等名
      日本機械学会Dynamics & Design Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 複数の振動子列に生じる局在化現象のモード解析2019

    • 著者名/発表者名
      原田祐志,池田 隆
    • 学会等名
      日本機械学会Dynamics & Design Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Parametric resonances of floating wind turbine blades under vertical wave excitation2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda, Y. Harata, Y. Miyazawa, Y. Ishida
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Vibration Engineering and Technology of Machinery (VETOMAC XIV), Lisbon in Portugal, 10-13 September 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 振子型動吸振器を用いた風車ブレードの制振解析2018

    • 著者名/発表者名
      谷尾総一郎,原田祐志,池田 隆,石田幸男
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部第56期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 水平励振による浮体式風車ブレードの振動解析2018

    • 著者名/発表者名
      立田典久,原田祐志,池田 隆
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部第56期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Suppression of structure’s roll motion using a tuned liquid damper2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda, Y. Harata, R. Nakamura
    • 学会等名
      International Conference on Engineering Vibration (ICoEV2017), Sofia in Bulgaria, 4-7 September 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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