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風レンズ風車の革新的三次元空力設計法の創出とそのベッツ限界への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 24360072
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関九州大学

研究代表者

古川 雅人  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30181449)

研究分担者 森 英男  九州大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70362275)
山田 和豊  九州大学, 大学院工学研究院, 助教 (00344622)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2013年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2012年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワード風力発電 / 風レンズ / 空力設計法 / 最適設計 / ベッツ限界 / 再生可能エネルギー / 風力 / 流体工学 / 風レンズ風車
研究成果の概要

子午面粘性流れ解析と翼の二次元翼素設計とを組み合わせた「風レンズ風車用翼車の三次元空力設計法」を創出するとともに,その空力設計法と遺伝的アルゴリズム(GA)による多目的最適化手法とを組み合わせることにより,風レンズと翼車の両者を同時に最適設計可能な「風レンズ・翼車の多目的最適空力設計法」を構築した.本最適設計法を適用した風レンズ風車モデルを試作し,風洞試験でその全体性能を計測するとともに,三次元レイノルズ平均ナビエ・ストークス(RANS)解析によりその流れ場を詳細に調べた結果,本設計法はベッツの理論限界を凌駕する高性能な風レンズ風車を実現することが可能であることが分かった.

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち謝辞記載あり 4件、 査読あり 4件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] レンズ風車の最適空力設計2014

    • 著者名/発表者名
      岡信仁,木戸康太,岡明宏,古川雅人,山田和豊
    • 雑誌名

      日本流体力学会学会誌「ながれ」

      巻: 33巻 ページ: 153-160

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simultaneous Optimization of Rotor Blade and Wind-lens for Aerodynamic Design of Wind-lens Turbine2014

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Oka, Masato Furukawa, Kazutoyo Yamada, Kenta Kawamitsu, Kota Kido, Akihiro Oka
    • 雑誌名

      Proceedings of the ASME Turbo Expo 2014

      巻: GT2014-25770 ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Aerodynamic Performance of a Wind-lens Turbine with Optimized Blade Loading Distribution and Wind-lens Shape2014

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Oka, Masato Furukawa, Kota Kido, Akihiro Oka, Yasushi Kurokawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the Grand Renewable Energy 2014

      巻: O-Wd-6-1 ページ: 1-3

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Aerodynamic Design of Wind-Lens Turbine with Axisymmetric Viscous Flow Calculation using Lattice Boltzmann Method2014

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Oka, Kota Kido, Kazutoyo Yamada, Masato Furukawa
    • 雑誌名

      Proceedings of 5th Asian Joint Workshop on Thermophysics and Fluid Science 2014

      巻: AJWTF5-JP48 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Aerodynamic Design for Wind-Lens Turbine Using Optimization Technique2013

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Oka, Masato Furukawa, Kazutoyo Yamada, Kota Kido
    • 雑誌名

      Proceedings of the ASME 2013 Fluids Engineering Summer Meeting

      巻: FEDSM2013-16569

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Analysis of Vortical Flow Field around Wind-Lens Turbines2013

    • 著者名/発表者名
      Nobuhito Oka, Kenta Kawamitsu, Soichiro Tabata, Masato Furukawa, Kazutoyo Yamada, Kota Kido
    • 雑誌名

      Proceedings of the 4th International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows

      巻: ICJWSF2013-1130

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 格子ボルツマン法を用いたターボ機械の軸対称粘性流れ解析手法の確立2014

    • 著者名/発表者名
      岡信仁,木戸康太,古川雅人,山田和豊
    • 学会等名
      第28回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2014-12-09 – 2014-12-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] レンズ風車によるベッツ限界の超越に向けて2014

    • 著者名/発表者名
      岡信仁,黒川靖,古川雅人,山田和豊
    • 学会等名
      第92期日本機械学会流体部門講演会
    • 発表場所
      富山大学(富山市)
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 格子ボルツマン法を用いた軸対称粘性流れに基づくレンズ風車の空力設計2014

    • 著者名/発表者名
      岡明宏,木戸康太,岡信仁,山田和豊,古川雅人
    • 学会等名
      第72回ターボ機械協会大分講演会
    • 発表場所
      大分工業高等専門学校(大分市)
    • 年月日
      2014-10-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 翼負荷および風レンズ体が連成最適化されたレンズ風車まわりの流れ場に関するEFDおよびCFD解析2014

    • 著者名/発表者名
      岡信仁,岡明宏,黒川靖,古川雅人
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会2014
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 翼負荷分布および風レンズ形状が最適化されたレンズ風車の空力性能2014

    • 著者名/発表者名
      岡 明宏,黒川 靖,木戸康太,岡 信仁,古川 雅人
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部第67期総会・講演会
    • 発表場所
      福岡市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝的アルゴリズムと準三次元流動解析を用いた風レンズ風車の最適空力設計2013

    • 著者名/発表者名
      岡信仁
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部第66期総会・講演会
    • 発表場所
      九州産業大学工学部(福岡)
    • 年月日
      2013-03-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 風レンズ風車の翼車と風レンズの連成最適設計2013

    • 著者名/発表者名
      木戸 康太,川満健太,岡 信仁,岡 明宏,古川 雅人
    • 学会等名
      第91期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      福岡市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] レンズ風車の最適空力設計2013

    • 著者名/発表者名
      岡 信仁,木戸 康太,岡 明宏,古川 雅人,山田 和豊
    • 学会等名
      第27回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 最適化手法を用いた風レンズ風車の空力設計2012

    • 著者名/発表者名
      川満健太
    • 学会等名
      日本機械学会第90期流体工学部門講演会
    • 発表場所
      同志社大学今出川キャンパス(京都)
    • 年月日
      2012-11-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 感圧塗料を用いた低速流れ場における非定常計測技術2012

    • 著者名/発表者名
      川幡宏亮
    • 学会等名
      日本機械学会第90期流体工学部門講演会
    • 発表場所
      同志社大学今出川キャンパス(京都)
    • 年月日
      2012-11-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 子午面粘性流れ解析による軸流タービン翼列流れの予測2012

    • 著者名/発表者名
      古川雅人
    • 学会等名
      第40回日本ガスタービン学会定期講演会
    • 発表場所
      釧路市観光国際交流センター(釧路)
    • 年月日
      2012-10-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 風レンズ風車の空力性能と流れ場との関係

    • 著者名/発表者名
      岡 信仁,古川 雅人,川満 健太,山田 和豊,木戸 康太
    • 学会等名
      ターボ機械協会第69回総会講演会
    • 発表場所
      東京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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