| 研究課題/領域番号 |
12680500
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| 研究機関 | お茶の水女子大学 |
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研究代表者 |
河村 哲也 お茶の水女子大学, 大学院・人間文化研究科, 教授 (40143383)
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| 研究分担者 |
林 農 鳥取大学, 工学部, 教授 (00093063)
佐藤 浩史 お茶の水女子大学, 大学院・人間文化研究科, 教授 (10017197)
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| キーワード | 風力エネルギー / クロスフロー風車 / ダリウス風車 / ジャイロミル風車 / 数値シミュレーション / 非圧縮性流れ / プロペラ風車 / 流れの可視化 |
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| 研究概要 |
本年度はクロスフロー風車の効率を上げるためにガイドベーンを取り付けた場合のクロスフロー風車まわりの流れの解析を行い、ガイドベーンの効果の見積もりや最適な取り付け位置の判定などを数値シミュレーションを用いて行った。また、クロスフロー風車まわりの3次元流れの計算も行い、3次元効果について調べた。さらに、本年度はこれまでの成果を踏まえて、計算法と計算結果の検証を行う目的で、鳥取大学において本年度から稼動し始めた低速脈動流風洞による風車の実験を行うための準備を行った。
一方、本年度は揚水用風車だけではなく、風車の最大の用途である風力発電用の風車について今までに本研究で開発した数値計算法を適用し、風車まわりの流れのシミュレーションを行った。具体的にはまず垂直軸揚力型のジャイロミル風車まわりの2次元計算を行った。その結果、単一格子を用いた場合には、低速回転では起こらなかった困難が現れることが明らかになった。すなわち、高回転の場合には今までの定式化による計算では遠方境界付近で無理が生じて不自然な流れになることが明らかになった。そこでいろいろな計算法を試したが、最終的には回転座標系を使う場合にも未知変数として固定座標系の変数を用いるのがもっともよいことがわかった。それとは別に、遮蔽板のあるサボニウス風車まわりの流れの解析で行ったように領域を2つに分けて計算を行う方法も有効であった。この経験を踏まえて、鉛直型の発電用風車の代表例であるダリウス風車まわりの流れを計算し、後流の構造やブレード上の圧力分布などを求めた。
さらに水平軸・揚力型の代表例であるプロペラ風車まわりの流れの計算を、簡易な格子生成法の開発も含めて行った。
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