| 研究課題/領域番号 |
17H02053
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
内田 孝紀 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (90325481)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 風力発電 / コンピュータシミュレーション |
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| 研究実績の概要 |
本研究のコア技術であるRIAM-COMPACTに対して，種々の大気安定度へ適用可能な計算モデルの改良，汎用性とロバスト性に優れた最新の乱流モデルの開発と導入，流入気流条件などの精緻化を行った．特に大気安定度に関しては，種々の安定度パラメータとした計算を孤立地形を対象に実施し，流れパターンが急変する様子などを再現することに成功した．世界中の地理空間情報を閲覧することが出来る3次元地球儀ソフトGoogle Earth上に，数値風況シミュレーション(CFD)から出力される各計算値に緯度・経度などの位置情報を付加させ，一義的に決まる場所に即座に重ね合わせることに成功した．これにより，国内外の地域を問わず，計算結果をGoogle Earthというプラットフォーム上で行えるようになった．一般に複数の風車が平坦地に配置された場合，それらが直線的に並ぶ際には，風車ウエイクの相互干渉（前方に位置する風車ブレードの回転により発生した乱気流が後方の風車に影響を及ぼし，風車の故障や発電量の低下を引き起こす現象）の問題が懸念される．研究代表者の最近の研究成果から，複雑地形上に複数風車が建設されている際には，地形凹凸により発生する地形性乱流と，風車ブレードが回転することに伴い発生する乱気流の両者が複合し，風車に対する影響はさらに複雑度を増すことが分かってきた．本研究では，風車ブレードが回転する効果を表現するモデルを，複雑地形を対象にした気流場計算へ組み込み，地形の凹凸により発生する地形性乱流と，風車ブレードが回転することに伴い発生する乱気流の両者を区別することなく再現する手法を試みた．また，簡易的な抵抗モデルも発案し，このモデルを利用することでさらに効率良く風車ウエイクを再現可能であることを示した．
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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
電力会社や風車メーカー，風力発電事業者の協力を得て，本研究で指摘する地形性乱流に伴うトラブルに遭遇した風車情報を入手し，その状況をコンピュータで忠実に再現することを進めている．
本研究で開発した技術に基づき，風車がいかに過酷な状況にさらされているかを定量的に明らかにし，発電量低下や風車故障の原因となるウィンドリスクを特定する．
さらに，それらのウィンドリスクの状況を，最新のコンピュータグラフィックス技術を用いて3次元構造として立体的に視覚化できるように技術開発を進めている．
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究では，(株)九電工新エネルギーが所有する鹿児島県の串木野れいめい風力発電所を対象に実証試験を行う予定であり，既に交渉を行い，内諾を得ている．さらに本研究の遂行には，風車メーカーである(株)日立製作所の協力が不可欠であったが，こちらについても既に事前交渉を行い，内諾を得ている．
日立製作所には，歪ゲージ計測の実施と，得られたデータに基づく疲労荷重および構造強度の分析の協力を得る予定である．
さらに，(研究代表者が実施する)スーパーコンピュータによる大規模風況シミュレーションの結果を初期値・境界値とした，GH BLADEDによる空力弾性シミュレーションによる風車構造強度および疲労荷重の評価の協力を得る予定である．
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