クロスフロー水車のキャビテーション壊食現象の発生予測と抑制条件の解明

• 研究課題/領域番号: 25K08542
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 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
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 飯尾 昭一郎 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (80377647)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2027年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2026年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: クロスフロー水車 / キャビテーション / 振動 / 模型試験 / CFD

研究開始時の研究の概要

クロスフロー水車は他の水車機種と比較して単純構造でありながら流入水量の変化に対する水車効率の低下幅が小さく、小水力発電での年間発電電力量の向上への貢献が期待されている。一方、高落差条件や使用流量が最大使用水量を大きく下回る部分負荷条件ではキャビテーション壊食によるランナやケーシングの損傷が課題である。そこで、CF水車内部の流路形状の見直し等により運転可能条件を拡大し、壊食の抑制と高効率の運転の両立を実現することを目標とし，CF水車内部でのキャビテーションの発生条件やその形態と、流路形状および運転条件との関係を整理し、キャビテーションや壊食の発生を抑制する条件を明らかにする。