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2014 年度 実績報告書

風車タワーが風車後流及び風下側風車に与える影響の解明とそのモデル化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25820455
研究機関金沢大学

研究代表者

河野 孝昭  金沢大学, サステナブルエネルギー研究センター, 助教 (90630921)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード風車 / 後流 / 風力発電 / 流体 / CFD / 乱流 / 風荷重
研究実績の概要

本研究では、水平軸風車のタワーが風車後流特性及び風下側風車に与える影響を解明し、更にその影響を低解像度の計算格子で数値流体力学(CFD)シミュレーションに反映させるモデル化手法を開発して、近接した複数台の風車から構成されるウィンドファーム等の発電量予測ツールや各風車の風荷重評価ツールの高精度化に貢献することを目的としている。
2013年度には、風車タワーがある場合と無い場合について、様々な周速比で、風車まわりの流れのCFDシミュレーションを実施し、風車タワーが風車後流に与える影響を明らかにした。
2014年度は、風車タワーを陽的に解像したCFDシミュレーションにより、風車タワーの抗力係数及び揚力係数の鉛直分布を算出した。そして、風車タワーが存在する計算格子上において、Navier-Stokes方程式にこれらの係数を用いたシンク項を付加し、風車まわりの流れのCFDシミュレーションを実施した。その結果、風車タワーの後流の風速分布は、実験結果を過大評価し、さらに、風車ローター後流の風速の水平方向分布の非対称性については、ほとんど再現されなかった。非対称性が再現されなかったのは、風車タワー後流の風速が過大評価され、乱れが過小評価されたことが原因であると考えられる。タワーのモデル化方法は、これまで検討してきた抗力・揚力係数を用いる方法の他に、タワーの壁面上で流速を0に近似するImmersed Boundary 法を用いた方法を開発中であり、今後検証を進める予定である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] LES Analysis of the Wake of a Wind Turbine and the Aerodynamic Force on the Wind Turbine Tower2014

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Kono, Takahiro Kiwata, Tetsuya Kogaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the Grand Renewable Energy 2014 International Conference and Exhibition

      ページ: P-Wd-2-2

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 風車タワーの風車後流に与える影響と空気力のLES解析2014

    • 著者名/発表者名
      河野孝昭,木綿隆弘,小垣哲也
    • 雑誌名

      第23 回風工学シンポジウム論文集

      ページ: 139-144

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 風車タワーの風車後流に与える影響と空気力のLES解析2014

    • 著者名/発表者名
      河野孝昭
    • 学会等名
      第23 回風工学シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学山上会館 (東京都文京区)
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-05
  • [学会発表] 風車タワーの風車後流に与える影響とタワーの空気力についてのCFD解析2014

    • 著者名/発表者名
      河野孝昭
    • 学会等名
      第53回北陸流体工学研究会
    • 発表場所
      金沢大学 (石川県金沢市)
    • 年月日
      2014-08-23 – 2014-08-23

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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