| 研究課題/領域番号 |
21H01574
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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25020:安全工学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
内田 孝紀 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (90325481)
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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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | 風力発電 / 地形性乱流 / 数値流体シミュレーション / 風車ウエイク |
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| 研究開始時の研究の概要 |
風車重大事故の主要な原因が，地形起因の「地形性乱流」であることが示された．風車近傍の地形起伏や地表面粗度の急変に起因した「地形性乱流」は，風車ブレードやタワー，ナセルを「振動」させ，金属疲労を著しく進展させ，風車の発電出力にも多大な影響を与える．また，風車ブレードが回転する「風車ウエイク」に起因した「回転性乱流」も同様な影響を与える．本研究では，大型商用風車のブレードとナセル内部に歪ゲージを設置し，「地形性乱流」および「回転性乱流」と「風車振動(風車の疲労荷重)」との相関性を明確化する実証研究を行う．最終的に，風車ブレードおよびナセル内部機器に与える乱流影響に関する評価指標を策定する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，大型商用風車のブレードとナセル内部に歪ゲージを設置し，これらの計測データに基づいて，「地形性乱流」および「回転性乱流」と「風車振動(風車の疲労荷重)」との相関性を明確化する実証研究を実施した．また同時に，本研究で対象とした風車周辺の地形データを詳細に再現した後，CFDによる数値風況シミュレーションも実施した．3次元の複雑な気流構造を視覚化するとともに，風車ブレードおよびナセル内部機器に与える乱流影響に関する評価指標の策定を試みた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究開発で得られた種々の知見を複雑な山間部に風車を建設する際，さらには風車建設後の維持・管理(メンテナンスシステム)に効率的に反映されれば，風車の重大故障を未然に防ぎ，かつ風車あるいはウィンドファームの最適な運用に繋がることは確実である．
さらに本研究で得られた一連の知見は，現在注目を集めている大型洋上風力発電へも即座に適用可能である．具体的には，複数の風車の設置間隔などを適切に決定する際に非常に有用となる．また，上記の陸上風力と同様，建設後の維持・管理にも適用可能である．
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