| 研究課題/領域番号 |
21K04966
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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 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
重光 亨 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (00432766)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 再生可能エネルギー / 小水力 / インライン水車 / 二重反転形羽根車 / 性能 / CFD / PTDR / ピコ水力 / 翼列間干渉 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ピコ水力発電を普及させる上で出力-水車直径比(PTDR)の飛躍的向上は必要不可欠である．本研究では，二重反転形羽根車の高流量域での性能特性に着目し，ピコ水力発電のPTDRの更なる向上を目指す．二重反転形小型ハイドロタービンの性能と内部流れの関連性を数値流れ解析により解明する．高流量域においても出力が漸増する特性を活かした羽根車を考案し，性能試験設備において，その効果検証を実施する．また，PTDRの向上に伴う振動や騒音の増加を抑制させるために，翼列間干渉を明らかにする．最終モデルについてはフィールド試験を実施し，二重反転形小型ハイドロタービンのPTDRの飛躍的向上と長期連続運転を可能にする．
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| 研究成果の概要 |
ピコ水力発電を普及させる上で出力-水車直径比(PTDR)の飛躍的向上は必要不可欠である．本研究では，二重反転形羽根車の高流量域での性能特性に着目し，ピコ水力発電のPTDRの更なる向上を目指す．二重反転形小型ハイドロタービンの性能と内部流れの関連性を数値流れ解析により解明する．高流量域においても出力が漸増する特性を活かした羽根車を考案し，性能試験設備において，その効果検証を実施する．また，PTDRの向上に伴う振動や騒音の増加を抑制させるために，翼列間干渉を明らかにする．最終モデルについてはフィールド試験を実施し，二重反転形小型ハイドロタービンのPTDRの飛躍的向上と長期連続運転を可能にする．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
出力規模が1kW以下のピコ水力発電は，高性能化と低コスト化（小型化）が強く求められている．そこで，本研究では，出力と水車直径の比（Power Turbine-Diameter Ratio）に着目し，出力が大きく，水車直径が小さな水車を開発するために，二重反転形羽根車を採用した．二重反転形羽根車の高流量域における出力特性，高精度な数値流れ解析技術，小型タービン高効率設計法を活用し，直径49mmの水車において，世界最高のPTDR=12,492W/mを実現した．また，翼列間干渉などの内部流れを明らかにし，実証試験サイトにおいて2か月の長期連続運転を実現した．
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