住宅等における風力エネルギー変換パネルの開発とその応用

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555161
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 村上 周三 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40013180)
• 研究分担者: 白石 靖幸 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (50302633) ; 伊香賀 俊治 (株)日建設計, 環境計画室, 室長(研究職) ; 加藤 信介 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00142240) ; 持田 灯 東北大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (00183658)
• キーワード: 山越え気流 / 風洞実験 / 二次元丘陵模型 / LES / 表面粗度 / 改良k-εモデル / 気流障害物のモデル化

研究概要

本研究では従来エネルギー密度が低いためにその利用が困難と考えられてきた風力エネルギーを用いて住宅用のエネルギー開発を行うことを目的に、本年度は以下の研究を行った。
(1)風洞実験による屋外風環境データベースの作成
風力エネルギーを最大限に活用できる風車建設地点の探査する場合、山越え気流等を対象とした解析を行う必要がある。本研究において開発する局所風況予測モデルの精度の検証に利用するデータベースを作成するための風洞模型実験を行った。本年度は、特に中立の境界層中に地形モデル(二次元丘陵)を設置し、その表面に樹木を模擬したフェンスを設置して、樹木等の表面ラフネスの有無による気流の変化の程度について検討した。
(2)屋外風環境解析のためのCFDコードの開発と検証
局地風況予測モデルに組み込む乱流モデルについて検討を行った。本年度は二次元丘陵モデルまわりの流れを対象に、LES(Large Eddy Simulation)を用いた気流シミュレーションを行い、表面粗度が剥離点附近の気流分布に及ぼす影響に関する予備検討を行った。
また、LESは多大な計算時間が必要であることを考慮して、予備のモデルとして改良k-εモデルを適用することも視野に入れた検討も別途行った。ここでは、既存の各種改良k-εモデルを用いて建物周辺流れの解析を行い、その性能比較を行った。
さらに、樹木や風車の流体力学的影響をサブモデルとして解析に組み込むため、既往の植生キャノピーモデル、建物キャノピーモデル等のGrid Scaleより小さい気流障害物のモデル化について文献調査を行った。

研究成果

• [文献書誌] 高橋岳生,加藤信介,村上周三,M.F.Yassin: "風力発電用風車建設最適地検討用の局所風況予測モデルに関する風洞模型実験(その1)二次元丘陵模型を用いた山越え気流に関する予備実験"日本建築学会大会学術講演梗概集. D2. 659-660 (2000)
• [文献書誌] 李春鉉,持田灯,村上周三,加藤信介,飯塚悟: "LESによる地形まわりの局所風況の予測(その1)2次元山越え気流を対象とした地表面粗度の影響の検討"日本建築学会大会学術講演梗概集. D2. 699-700 (2000)
• [文献書誌] 富永禎秀,持田灯,村上周三,大岡龍三,佐脇哲史: "RANSモデルによる高層建物周辺気流のCFD解析(その1)各種改良k-εモデル、DSMの比較"日本建築学会大会学術講演梗概集. D2. 691-692 (2000)
• [文献書誌] 佐脇哲史,富永禎秀,持田灯,村上周三: "RANSモデルによる高層建物周辺気流のCFD解析(その1)Durbin型のk-εモデルの予測精度に関する検討"日本建築学会大会学術講演梗概集. D2. 693-694 (2000)
• [文献書誌] 加藤敦子,持田灯,吉野博,村上周三,大岡龍三,吉田伸治: "CFDに基づく都市・建築環境解析におけるGrid Scaleより小さい気流障害物のモデル化-既往の研究のReview-"日本建築学会東北支部研究報告会. 329-332 (2000)