2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a high-resolution CFD method for regional-scale simulation of tidal current farm
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19H02363
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
胡 長洪 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (20274532)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末吉 誠 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (80380533) [Withdrawn]
カムラ モハメド・ムスタフア・ザキ・アハメド 九州大学, 応用力学研究所, 学術研究員 (60870699)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 潮流発電タービン / 数値流体力学 / 水槽実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、潮流発電の実用化開発に必要な流体解析ツールを提供する目的で実務利用可能な計算負荷で小規模潮流ファーム全体を数値シミュレーションできる広域CFDモデルの構築に関する研究を行っている。今年度の研究成果は以下のとおりである。
（1）解適合格子（AMR）法と超大規模並列計算技術に関する研究
開発されたAMRソルバーについて、超大規模並列計算を念頭にロードバランスを考慮した領域分割法に対する改良を行った。非圧縮性流れ解法の高速化手法である弱圧縮性解法について、流束再構築（Flux Reconstruction, FR）法の適用に関する研究を開始した。
（2）既存の水槽実験データの整理と新しい水槽実験の準備
先ずは研究代表者が2015年度NEDOの委託事業で実施した回流水槽による単機水平軸潮流発電タービン模型に関するLDV後流計測実験から得られた速度と乱流強度のデータをCFD検証用のデータベースとして整理した。次に次年度に実施する曳航水槽での実験準備作業を行った。計画した水槽実験は参考できる先行の研究がなく、使用する水槽の装置に合わせて実験の計画を練り上げ、専用の曳航治具と潮流発電タービンの模型を設計した。潮流発電装置への自由表面影響に関する実験が行えるように仮底の深度をタービン直径Dに対して0.25D～1.5Dの範囲で変更可能にした。タービン模型の設計に関してはマグネットカップリングを使用して計測系とモーター部を固定式の水密隔壁で完全に遮断した防水構造となり信頼性向上を図った。タービンの駆動系として小型の汎用ACサーボモーターとギヤトレインを使用し、大直径のボールベアリングによって浮動支持する構造を設計した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画された研究項目に対して、CFD開発について解適合格子法の改良と超大規模並列計算技術の研究に進展があった。来年度に予定された実験に対する準備作業（専用の曳航治具の設計と潮流発電タービン模型の設計）が計画通りに完了した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度以降は曳航水槽で潮流タービンの模型実験を実施し、自由表面の影響と二機タービンの相互作用に関する研究を行う。また、開発された広域CFDモデルで実験対応の数値シミュレーションを行いモデルの精度検証を行う。
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