| 研究課題/領域番号 |
21H01551
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
永田 修一 佐賀大学, 海洋エネルギー研究所, 特任教授 (30404205)
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| 研究分担者 |
高尾 学 松江工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (00332057)
石田 茂資 佐賀大学, 海洋エネルギー研究所, 客員研究員 (30360712)
萩原 世也 佐賀大学, 理工学部, 教授 (80198647)
今井 康貴 佐賀大学, 海洋エネルギー研究所, 准教授 (90284231)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
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| キーワード | 波力発電 / 浮体式洋上風力発電 / 3次元渦法 / 発電性能 / 境界要素法 / 水槽実験 / 発電性能評価 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、高速多重極法とGPGPU技術を導入して、粘性流体を対象に、大幅に高速化された3次元渦法をベースに、水面の非線形性、浮体表面から発生し、流体中に放出される渦の粘性拡散影響を正確に考慮した高速3次元粘性流体解析法を開発する。この流体解析法を基に、3次元浮体の運動を時間的に追跡できる浮体運動計算法を開発する。
開発した解析手法を、模型を用いた水槽実験結果と比較することにより計算精度を確認した後、波力発電装置、洋上風力発電装置等の海洋エネルギー利用装置の発電性能解析に適用して、装置の最適設計を行う。
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| 研究成果の概要 |
浮体式の波力発電装置や洋上風力発電装置の性能評価を目的に、流速と渦度を未知量とした粘性流体の解析に、渦法を適用して、水面の非線形性、浮体表面から発生し、流体中に放出される渦の拡散影響を正確に考慮できる解析法の開発を行った。過去の文献を基に、流速と渦度を未知量とする粘性流体の厳密な境界条件を選定し、“渦度発生流束”を用いて、物体表面や自由表面からの渦度の発生や吸収を厳密に考慮する方法を提案した。3次元計算を通して、計算における課題についても考察した。また、計算法の検証のために、空気タービン付きの浮体式振動水柱型波力発電装置模型等を製作し、水槽実験を行うことにより有意な実験データを取得した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
波浪中の波力発電装置や、減揺装置を設置した浮体式洋上風力発電装置の最適設計を行うために、流体の粘性を考慮して、装置端部から生じる渦の発生と流体内への拡散や、自由表面での渦の発生や吸収を正確に評価できる“3次元渦法に基づく浮体挙動解析手法”を提案した。流体境界位置での“渦度発生流束”を用いて、渦の発生や吸収を考慮する方法を示した。また、計算法の検証のために、波力発電装置模型に関する実験データも取得した。本研究で提案する解析法は、粘性影響の考慮が必要な浮体式海洋構造物の一般的な性能解析法となるものである。
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