2021 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of reasonable wind-resistant design method of wind turbine with polygonal cross-section modular tower
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19H02291
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| Research Institution | Tokyo Polytechnic University |
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Principal Investigator |
金 容徹 東京工芸大学, 工学部, 教授 (30572416)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 幸雄 東京工芸大学, 工学部, 名誉教授 (70163699)
松井 正宏 東京工芸大学, 工学部, 教授 (60350576)
吉田 昭仁 東京工芸大学, 工学部, 教授 (90329219)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 風力発電設備 / 多角形断面モジュラータワー / 風洞実験 / 耐風設計法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，多角形断面モジュラータワーを持つ風力発電設備の耐風安全性を検証し，合理的な耐風設計法を確立することである。2021年度は最終年度であり，2019年度と2020年度の研究成果をもとに，以下の2点について主な検討を行った。
多角形断面タワーを持つ風力発電設備の風荷重特性を検討し多角形断面タワーの設計用風力係数を従来の円断面タワーの倍率で提案した。倍率は風力成分により違いはあるが，4角形断面タワーが最も大きく（平均的に約1.4），断面の辺数が多くなるにつれて円断面に近づき，14角形断面では平均的に約1.1であった。しかし，4角形断面のヘリカルタワーの変動揚力係数は円断面より小さかった。これにより現在の指針等で定められている円断面タワーの規定値を用いて多角形断面タワーの設計用風力係数を算定することができる。
次に，設計用風荷重の組合わせをタワー基部で発生する最大縁応力度より検討した。風力発電設備はタワーに上部構造物（ブレード，ナッセル，ハブ）の付いた特殊な形状であるため, アジマス角や風向により最大縁応力度は大きく変化することが分かった。なお，上部構造物が最大縁応力度に与える影響がとても大きいため、タワーの断面形状による最大縁応力度の差は比較的小さくなった。最後に組合わせ係数を検討した結果，円断面タワーを除いた多角形断面の場合，0.8以下であることが分かった。
3年間の研究実績として，卒業研究4件，査読付き国際ジャーナル論文2件，査読付き国内論文1件，国内学会発表3件と国際学会発表5件（2件はコロナの影響でキャンセル）である。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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