| 研究概要 |
2013年度は, 浮体式支持構造物のエンジニアリングモデルの構築を目的として, 複合外力を考慮した浮体式洋上風力発電システムの水槽試験と動揺予測を行った. 洋上風車用の浮体は, 石油・ガスの分野で用いられる大型浮体と異なり, 経済性追求のために細い部材により構成されているため, 流体力の非線形効果や部材の弾性挙動が重要となる. 洋上風力発電システムの動的応答を精度よく予測するために, 風車-浮体-係留の連成解析プログラムCAsTが開発されてきたが, いくつかの課題が残されている. 一つは鉛直方向の流体力の評価に線形減衰モデルを用いるために, ヒーブ方向の動揺予測が波高に依存するという問題である. もう一つは不規則波における長周期動揺が発生することが報告されているが, その発生メカニズムが明らかとなっていない. さらに, 波と潮流の複合外力による浮体の動揺は, 波による動揺と潮流による動揺の線形重ね合わせで評価されているが, 最適化設計のためには波と潮流の相互作用を考慮する必要がある。
そこで, 予測精度向上を目的に浮体式洋上風力発電システムの水槽試験と動揺予測を行った. まず鉛直方向の流体力に非線形減衰モデルを導入し, 減衰力の振幅依存性を再現した. 次に不規則波の動揺解析を行い, 長周期動揺は不規則波が非線形抗力を介して浮体の固有周期成分を励起することで発生する. 長周期動揺の予測には非線形解析が有効である. 最後に複合外力中では波と潮流の相互作用により, 水力減衰が大きくなるため, 従来の重ね合わせによる動揺評価は過大評価となり, 非線形解析により予測精度が向上することを示した.
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| 今後の研究の推進方策 |
2014年度は, 高度化した動揺予測ツールを用いて浮体式洋上風力発電所のエンジニアリングモテルを構築する. エンジニアリングモデルを用いるとともに, 福島県浮体式洋上風力実証研究事業について調査を行い, 浮体式洋上風力発電所の建設コストモデルを構築する, 2012年度に構築した着床式洋上風力発電所の建設コストモデルと合わせて, 我が国における洋上風力発電所の事業採算性を評価し, 建設コスト低減のシナリオを提案する.
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