| 研究課題/領域番号 |
20K04231
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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18030:設計工学関連
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| 研究機関 | 日本文理大学 |
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研究代表者 |
原田 敦史 日本文理大学, 工学部, 准教授 (40612023)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 流体工学 / エネルギー工学 / 風力発電 / バイオミメティクス / 自然エネルギー / 生物模倣技術 / 設計工学 / エネルギー機器 / 流体機械 / 流体機器 / 自然エネルギ / 最適設計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究はコルゲート翼型タービンを有する風車の低速領域における効率改善と，強風環境下におけるタービンの破壊現象の解明および改善を進める。低速領域における効率の改善は，風速5m以下を対象として風洞実験により研究を行う。また，強風環境下におけるタービンの耐久性を改善するための実験は，風速を周期的に変えることができる風洞を製作し，自然風に近い速度変動を有する強風環境のもとで耐久試験を行い，壊れないコルゲート翼型風車の設計指針を示す。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、トンボの翅を模したコルゲート翼型タービンを持つ風力発電に関する研究である。この風力発電装置は、低風速領域において安定した出力が得られる。しかし、柔軟な翼構造のため、強風時などで破壊するという問題が生じている。本研究では、強風時におけるタービン翼の破壊に注目して研究を進めた。フィールド実験において、台風などの通過時に20m/s以上の強風における環境下で実験を行ったが、破壊することはなかった。この中で、当初予想していたよりも低い風速で破壊が生じることが明らかになった。風洞装置を用いて同じ風速で実験を行うとタービン翼が激しく振動し、効率が大幅に低下する領域があることが示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
自然エネルギの利用は、環境問題の観点などから注目されている。また、災害が発生した場合などの非常電源に活用することなども活用が見込まれている。本研究は、これまで比較的大規模な発電様式とは異なり、数W程度の小規模な発電領域おいて有効な技術である。この研究により、さまざまな条件で安定した発電を行い、さらに破壊および故障を避けることができる設計手法の手がかりを明らかにすることができた。今後は、共振点をずらす設計手法を明らかにすることによって、幅広い利用を行うことが可能になることが期待できる。
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