| 研究課題/領域番号 |
16H04599
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
秋元 博路 大阪大学, 工学研究科, 特任教授(常勤) (20283971)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 浮体式潮流タービン / 吊り下げ式垂直軸型タービン / 曳航実験 / 係留 / 揚力線理論 / 水槽実験 |
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| 研究実績の概要 |
2016年度の水槽実験の結果をふまえ、コンセプトの改良を行った。揚力型の垂直軸型タービンでは、ブレードの揚力方向が一回転の間に反転するため動的失速かそれに近い作動状況となる。このため、小型タービン模型では、粘性影響による揚抗比の低下に加え、ブレード失速状態が想定実機の場合よりも長くなり、実機との性能差が非常に大きい事が判ってきた。このため、本研究の採択後に始まった産学連携プロジェクトでの海上実験(曳航実験)と協調して実施できる項目を先に進め、本学で行う水槽曳航実験は、海上曳航実験の結果を待ってから、可能な限りタービン模型を大型化して実施する方針とした。海上曳航実験は、本研究でも2018年度に実施を予定していたため、これを先取りした形となる。
本研究では、オープンソースの3次元風車シミュレーションであるQBladeを使った潮流タービンの性能予測法の開発を続ける一方、波浪中で回転する円筒浮体の浮体運動シミュレーターの開発を行った。浮体運動シミュレーターは、オイラー角による剛体姿勢の表現法に代えて、クォータ二オンを使ったシミュレーションとする事で、高速回転する浮体の運動を効率よく評価し、ジャイロ効果も考慮できるようにした。回転浮体に作用する波浪外力は、モリソン式とマグヌス力の式から求める。係留索の挙動はランプトマス法による。
前述の別プロジェクトによる海上曳航試験は、2018年2月に行われ。この成果も取り入れた水槽実験用モデルを準備中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究で2018年度に予定していた海上実験を、2017年度に別プロジェクトと協調して実施できたため、予定の一部を予定よりも早く実施できた事になる。ただし、その分、水槽実験、数値シミュレーションなどの解析が後回しになっているため、これを実施していく必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
2018年度に予定していた海上曳航実験が、別プロジェクトにより2017年度に前倒しで達成された。このため、2018年度で検討する海上実験は、先の曳航実験の改良、または潮流サイトにタービンを係留する定置実験となる。ただし、本研究費だけで定置実験の実施に十分ではないため、これをオプションである定置実験を実施するかどうかは、他の研究プロジェクトとの協力に依存している。
このため、定置実験実施の是非に依存せずに進められる項目として、水槽実験によるタービンの性能評価と数値シミュレーション手法の開発を進めるとともに、実用機の仕様を決定する。性能予測と海上実験結果、漁業関係者との対話等により、実機の製造コスト、運用・保守コストを算出し、本コンセプトの総合的な経済性を評価する。
水槽実験用模型は、粘性影響による性能低下を避けるため、予算の許す範囲で大型化する。このため、ブレードは、ラジコンヘリコプター用のブレード内に樹脂を充填して強度を強化したものを使うなど、低コストでローターを大型化する工夫をしている。本研究の目標は浮体式の潮流タービンであるが、実験精度を考慮して、浮体式と固定式の双方で実験できるように準備している。
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