| 研究課題/領域番号 |
17K06229
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
池田 隆 広島大学, 工学研究科, 名誉教授 (50115523)
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| 研究分担者 |
原田 祐志 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (00456691)
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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 | 機械力学・制御 / 浮体式洋上発電風車 / 浮体式プラットフォーム / 風車ブレード / 制振 / 回転体の振動 / 係数励振振動 / 局在化現象 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，浮体式洋上発電風車に発生が予想される振動を明らかにするとともに，それらの振動の制振法を提案することを目的とし，理論的，実験的に調べた結果，以下の成果を得た．
1．浮体式風車には波により上下運動が生じるため，水平回転軸に取り付けられたブレードの支点も上下運動をする．そのため，重力とブレードの回転と波の上下運動により，ブレードには3つの異なる振動数をもつ係数励振モーメントが作用する．その結果，ブレードのフラップ方向の面外振動には，ブレードの回転数と波の振動数を組み合わせた数種類の異なる振動数をもつ不安定振動が発生する．この種の不安定振動は実験的にも観察された．また，ブレードのコード方向の面内振動にも，同様の不安定振動が発生する．さらに，波により風車が水平方向に励振される場合にも，係数励振振動が発生する．
2．波によって回転励振を受ける浮体式風車の振動は，その土台に長方形断面の液体容器（液体ダンパー）を取り付けることにより抑制され，土台の回転中心から遠ざけて液体容器を設置する方がより広い励振振動数範囲で抑制される．ただし，液体容器の設置位置によっては，液体が振動せず，土台の振動を抑制できない場合がある．
3．上記1の場合，ブレード内部の空洞部分に1つの振子型動吸振器を取り付けることにより，ブレードに生じる複数の共振ピークを抑えることができる．
4．2自由度系でモデル化したタワーの先端に設置されたナセル内の水平回転軸に取り付けられた3枚のブレードに風が当たる場合を対象とし，ブレードに作用する非線形モーメントに起因して3つのブレードが異なる振幅で振動する局在化現象が発生する可能性があることを理論的に示した．この局在化現象の発生メカニズムを解明するため，非線形振動子列を対象としてモード解析を行うことにより，局在化現象は複数のモードが同時に発生するために生じることを明らかにした．
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