| 研究実績の概要 |
風況予測用数値流体計算（CFD）コードは，粗さを考慮した乱流モデルを用いて開発した．石原らの丘陵まわりの風洞実験を解析対象として精度を検証し，良好に模擬することを確認した．久米島本島東側の離島について，最多風向の北風をシミュレートしたところ，100kW風車設置域付近は風向，風速の変化が少ないと推測された．
風車用CFDコードは低レイノルズ数型乱流モデルを採用した．デルフト工科大学の2枚翼風車を解析対象とし，精度を検証した．風車特性は周速比λ，出力係数Cp，スラスト係数Caを用いて比較し，他の流体機械の性能と比較できるように効率η＝Cp/Caを評価した．実験と風車特性の計算結果は周速比λ=6.8以上で良く一致した．最大効率は50%前後であった．
次に，三重大学の3枚翼風車を解析対象に検証した．計算領域は風車羽根車まわりの全球1/3，全球半径は羽根車半径の20倍で，翼まわりに必要な格子を多く配置し総格子数425,880点と少なくした．Cpの実験と計算結果（乱流モデル有）を比較したところ，λ=4.2以上（失速域外）のCp変化は良好な一致であったが，λ=4.2以下（失速域）では，計算結果は実験に見られる急激な出力低下を示さなかった．失速が助長される乱流モデル無（層流）の計算を試みたところ，失速域付近λ=4.5～5.5では実験よりも小さな値を示した．Caの結果（乱流モデル有）では，周速比全域にわたり実験と良く一致した．Cpと同様に，乱流モデル有無の結果を比較し剥離現象の影響を調べた．乱流モデル無の計算は実現象より剥離しやすく，揚力低下，抗力上昇によってCaは実験値よりも小さくなると推定されるが，逆に計算結果は大きく，実験値と乱流モデルとの間を示した．乱流モデル有無による翼面上の流れを描画したところ，乱流モデル無では正圧，負圧面ともに大きな剥離域が生じ，性能低下の要因が確認できた．
|
