| 研究課題/領域番号 |
19K05355
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
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| 研究機関 | 琉球大学 |
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研究代表者 |
天久 和正 琉球大学, 工学部, 准教授 (40284955)
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| 研究分担者 |
鈴木 正己 琉球大学, 工学部, 客員研究員 (30171250)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 洋上風力発電 / 浮体式 / ネガティブダンピング / ピッチ角制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現在，浮体式洋上風力発電が行われており，波浪や風速変動による浮体の動揺が生じる．この動揺の抑振策は造船分野などで確立されているが，これ以外の要因もあり，それがネガティブダンピングである．風力発電では定格風速以上になると十分なエネルギーが得られ，定出力運転を実施している．このとき，風車特性と定出力制御の連成により，ネガティブダンピングの現象が現れ，自励振動が生じ，揺れが増幅，浮体および風車が転倒する事態に至る．本研究の主目的は定出力運転とともに，ネガティブダンピングを抑制し，より受動的な方法による高度な運転安定化を図ることである．
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| 研究成果の概要 |
水平軸風車用数値流体計算コードを開発し，計算格子の解像度に関する知見を得た．開発した数値流体計算コードを用いて，風車ブレード表面の流れを詳細に調べ，低レイノルズ数における特異性を示した．また，浮体式洋上風車について，各ピッチ角の定出力における風速とスラストの関係を示し，高速時の風速変化に対する定出力・定スラスト制御運転を行うときの風車回転数とピッチ角の関係を示した．
浮体の動揺解析については，港湾施設で製作容易なバージ型浮体を考え，領域分割法を用いて円柱浮体の付加質量係数等の各種係数を計算し，これら係数を利用して洋上風車を考慮した浮体の動揺特性を調べた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水平軸風車用数値流体計算コードの開発では，流体力に関して通常の計算格子よりも1/10～1/100倍程度の粗い計算格子でも実用的に十分な解析結果が得られる可能性が高いことが示され，得られた成果はコンピュータの計算負荷低減につながる．
浮体式洋上風車の運転において，高速時の風速変化に対する定出力・定スラスト制御運転時における風車回転数とピッチ角の関係が得られ，従来の定回転・定出力運転を行う風車制御に関して自由度を増すことができる．
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