| 研究課題/領域番号 |
19K04579
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
比江島 慎二 岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (50284526)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 洋上風力発電 / 高空風力発電 / 再生可能エネルギー / 海洋エネルギー / ハイドロヴィーナス / 水流タービン / パラフォイルカイト / 海洋状況把握 |
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| 研究実績の概要 |
(1) Hydro-VENUSタービンの回転力発生機構の解明
Hydro-VENUSタービンの回転力発生機構は，ギャロッピング振動と同様に，羽根の回転速度に基づく非線形トルクに起因すると考えられることから，非線形トルクを仮定した定式化を行った．その結果，Hydro-VENUSタービンで得られるパワー係数は，タービンの周速比の多項式として表されることが判明した．半楕円断面の羽根を持つHydro-VENUSタービンを定常回転させて，水槽実験によりパワー係数と周速比の関係を求めたところ，周速比の多項式として表されることを確認することができた．さらに，Hydro-VENUSタービンは，通常の翼型の羽根を持つタービンと異なり，ピッチ角を与えた場合でさえ逆回転が可能であることが改めて明らかになった．これは，ギャロッピングと同じフィードバック増幅機構が要因である．
(2) Hydro-VENUSタービンの羽根先端の形状改良
Hydro-VENUSタービンの半楕円断面の羽根の先端にウィングレットを導入して水槽実験したところ，エネルギー取得性能の向上効果が得られた．羽根先端からの翼端渦をウィングレットにより抑制したことが性能向上の要因と考えられる．
(3) 浮体式Hydro-VENUSタービンの実証実験
帆走式洋上風力発電への適用可能性を検討するため，Hydro-VENUSタービンを浮体に搭載した小型模型を用いて発電実験を行った．農業用水路で実験したところ効率30.4%が得られた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初の研究計画における「Hydro-VENUSタービンの回転力発生機構の解明」と「Hydro-VENUSタービンの羽根先端の形状改良」をほぼ計画通りに遂行することができた．さらに，当初予定していなかった浮体式Hydro-VENUSタービンの実証実験も実施し，その性能を明らかにすることができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
帆走システムの帆（カイト）には一般に翼型が使用されるが，揚力・抗力が翼型よりも大きい半楕円形状断面などのHydro-VENUS羽根の方が，曳航力を発生するには有効である可能性がある．いくつかの形状のHydro-VENUS羽根を用いたカイト模型を作成し，風洞実験により揚力・抗力特性などを計測して翼型断面のカイトと比較する．
さらに，カイトと浮体を連成させた帆走式洋上風力発電シミュレータを構築し，上記風洞実験結果を用いて，実規模の帆走式洋上風力発電のエネルギー性能を評価する．カイトを上空で８の字飛行させるには，いくつかの飛行制御法があり，それらを改良した制御法を構築する．
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