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2023 年度 研究成果報告書

未利用水力を活用するクロスフロー水車のキャビテーションエロージョン特性の解明

研究課題

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研究課題/領域番号 21K04964
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31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
研究機関信州大学

研究代表者

飯尾 昭一郎  信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (80377647)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードクロスフロー水車 / 水車性能
研究成果の概要

未利用水力エネルギーの利活用を目指し,他機種と比較して性能が低いものの経済性に優れるクロスフロー水車を対象に,これまで課題となっていた水車効率の改善,振動騒音の抑制,キャビテーション抑制について,ケーシング形状の影響に着目した研究を実施した.その結果,ケーシングにキャビティとガイド壁を設けることで,水車効率の改善,振動騒音の抑制を実現するとともに,キャビテーションの発生原因がノズル先端部での圧力低下が一因であることを特定し,キャビティがキャビテーションの抑制にも有効であることを示した.

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

未開発の水力エネルギーを効果的に利用するためクロスフロータービンに関する詳細な研究を実施した。本研究では、ケーシングの形状をどのように変更すればタービン効率を向上させ、振動ノイズを緩和し、タービン性能の永続的な課題であるキャビテーションを低減できるかということである。その結果、ケーシングのキャビティとガイド壁を最適に設計することで、タービン効率が向上し、振動・騒音が大幅に抑制されることが実証された。さらに、キャビテーションがノズル先端の圧力損失によって部分的に引き起こされることを突き止め、将来の水車設計に重要な知見を提供した。

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公開日: 2025-01-30  

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