| 研究課題/領域番号 |
16360478
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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 |
伊藤 貴之 お茶の水女子大学, 理学部・情報科学科, 助教授 (80401595)
渡部 亜矢子 お茶の水女子大学, 総合情報処理センター, 助手 (90262352)
佐藤 祐子 お茶の水女子大学, 総合情報処理センター, 講師 (60365070)
林 農 鳥取大学, 工学部, 教授 (00093063)
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| キーワード | 垂直軸風車 / シミュレーション / 可視化 / 実験 / サボニウス風車 / クロスフロー風車 / ジャイロミル風車 |
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| 研究概要 |
平成16年度は、パドル型風車、S型ロータ、サボニウス風車、クロスフロー風車の2次元数値シミュレーションに対するプログラムの開発を行ない、こういった風車まわりの流れの解析を行った。さらに、サボニウス風車の風洞実験に向けて試作機の制作や予備的な測定をおこなった。平成17年度は、この研究成果を踏まえて以下の計画によって研究を行った。まず、低速回転する風車では、起動時の特性や風速の変化による回転のゆらぎ等が問題になるため、16年度に作成した計算法に改良を加え、このような状況にも対応できるようにした。具体的には風車の回転角速度を一定にせずに時間の関数として与えられるように拡張した。さらに、風車の材質の違い(たとえばアルミニウム製とステンレス製)による風車の性能の違いを数値シミュレーションで予測できるようにも拡張した。次に低速風車に対して3次元のシミュレーションを行ない、現実の状況に対応できるようにした。
一方、垂直軸風車で高速回転して発電に適したダリウス風車に着目し、高速回転中のダリウス風車まわりの流れを数値シミュレーションにより解析し、空力データを数値的に求めた。この場合、乱流モデルの検討も行いデータの信頼性を増す努力をした。そのため、まずNACA0012型翼まわりの高レイノルズ数流れを計算し、空力係数を実験と比較した上で、この翼をダリウス風車に用いた2次元計算を行った。3次元計算では当然であるが、乱流モデルを用いた2次元計算でも信頼できる結果を得るためには格子数を大きくとる必要がある。このような計算はパソコンでは無理があるため、本年度は名古屋大学情報基盤センターのスーパーコンピュータを利用した。また、実験との比較を行うため、風洞での本格的な測定もおこなった。
なお、適宜国内外の関連学会に出席し、情報収集や成果の発表を行うとともに、必要に応じて稼働中の風車の現地調査も行った。
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