| 研究概要 |
前段風車ロータには二次元およびそりとひねりを有しハブからティップにかけて弦長を一定の割合で減少させた2種類のブレード,後段風車ロータには二次元ブレードを準備して得られた主な成果は次の通りである.
1.好適前後風車ロータ径比
前段風車ロータにそりとひねりのあるブレードを用いると,半径によらず迎え角が好適となるので出力が飛躍的に増加する.また,前段ブレードの形状によらずD=(後段径/前段径)=1までは後段風車ロータ径の増加とともに出力は増大するが,D=0.84までは相対回転速度が小さい領域において,後段風車ロータが前段風車ロータと同方向に回転する能力があるのに対し,それ以上のDになると前段風車ロータが後段風車ロータと同方向に回転する.これは,後段風車ロータで得られる回転トルクが前段風車ロータより大きくなるためであり,この回転挙動は本着想から逸脱する.着想に沿いかつ高出力が得られる直径比Dは前段ブレード形状によらずD=0.84付近となる.
2.好適軸間距離
前後段ブレード形状によって出力と回転トルクに違いはあるものの,軸間距離が近いほど高出力が得られる.
3.風車ロータ周りの流れ
前段風車ロータに入る流れは既に半径方向速度成分を持ち,前後段風車ロータが相反回転する場合,ロータを通過した後も速度成分はほとんど同じとなる.このため,軸方向速度成分は風車ロータを通過する毎にハブ側で顕著に遅くなる.本風力発電機の特徴の一つ,前後段風車ロータが同方向回転すると,後段風車ロータ出口のハブ側で内側に向かう流れが生じ(後送風作用に近い働き),前段風車ロータの過回転を抑制する.
4.好適ブレード形状の提案
今までの研究成果を踏まえて,後段風車ロータに流入する流れを考慮し,前段風車ロータ径の50%内側では前段に流入する流れをそのまま後段風車ロータに流すため,無作用翼素の採用を提案した.
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