多様な風況に順応可能な発電用風車を実現する能動的剥離制御技術の確立

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K03882
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19010:流体工学関連
• 研究機関: 工学院大学
• 研究代表者: 佐藤 允 工学院大学, 先進工学部, 准教授 (50648897)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 流体制御 / DBDプラズマアクチュエータ / 動的翼周り流れ / 風車 / 数値解析

研究成果の概要

多様な風況に順応可能な発電用風車の実現に向けて，流体制御デバイスであるDBDプラズマアクチュエータ(PA)を用いた翼周り流れの剥離制御技術の検証を数値解析を用いて行った．PAを翼のスパン方向に設置したスパン型PA(SP-PA)および翼のコード方向に設置したボルテックスジェネレータ型PA(VG-PA)を用いた剥離制御を静的な翼周り流れと動的な翼周り流れに対して行った．結果より，SP-PAとVG-PAそれぞれにおける効果的な剥離制御手法と剥離制御メカニズムに関する知見を得た．特に，SP-PAとVG-PAを併用する併用型PAを使用することで単体のPAに比べて高い剥離制御効果が得られることがわかった．

自由記述の分野

流体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

風力発電は再生エネルギーの一つとしてその利用拡大が大きく期待されている．一方で，風況の変化が大きい日本での風力発電においては，発電効率のさらなる向上のために多様な風況への順応が可能な発電用風車が必要となる．本研究で得られたDBDPAを用いた剥離制御に関する知見は，多様な風況に順応可能な風車を実現する能動的剥離制御技術の確立に大いに役立つことが期待され，持続可能なエネルギー社会の実現に貢献するものである．
加えて，各種PAを用いた剥離制御における制御メカニズムとその流体現象を数値解析により明らかにしたことは，流体力学分野の学術的進展の一助となった．