2020 Fiscal Year Research-status Report
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19K05353
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
木上 洋一 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 教授 (50274486)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永田 修一 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 特任教授 (30404205)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 再生可能エネルギー / 潮流発電 / 衝動タービン / 反動タービン / 旋回集流装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海洋エネルギーのうち，潮流エネルギーは，潮流の変動が規則正しく起こる双方向の往復流のため，信頼性の高いエネルギー源とみなされている．高出力の大型潮流タービンを目指すには，羽根車直径を超えた受流面積の増大が有効であり，そのためにタービンまわりに集流装置を設置して集流による高出力化を検討する．また本研究では，固定されたまま双方向流れに対応できる往復流対応の集流装置とタービンを採用する．タービンのまわりに設置する集流装置の内部に旋回流れを促す工夫を施せば，タービンにおける角運動量変化を増すことができるので，タービンの高出力化を導くことができる．そこで本研究では，潮流タービンを高出力化するための，往復流対応の旋回集流装置を用いた潮流発電システムを研究開発することを目的とする．
令和二年度までに，これまでに開発した集流装置に案内羽根を設置し，衝動型プロペラを対象として数値流体解析とモデル実験を行い，旋回集流装置の効果を検証した．数値流体解析においては，案内羽根の曲がり角を主なパラメータとして最適化を行い，最も入口角運動量が大きくなる案内羽根形状を設計した．また旋回集流装置の実験モデルを製作して回流実験装置により実験的検証を行った．その結果旋回集流装置により，タービン内部へ潮流が流れ込む流量を増すことができ，すなわち集流効果を高めることができ，高出力化への道筋を付けることができた．さらに，旋回集流装置を考慮した反動型プロペラを，流れポテンシャル理論に基づいて設計・製作し，回流実験装置により実験的検証を行った．その結果，旋回集流装置と反動型プロペラの組み合わせにより，タービン内部へ潮流が流れ込む流量が衝動型プロペラと同様に大きく，加えてタービン効率を衝動型プロペラの場合より高めることができ，さらなる高出力な発電システムへの見込みを得た．
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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
令和二年度までに，これまでに開発した集流装置に案内羽根を設置し，衝動型プロペラを対象として数値流体解析とモデル実験を行い，旋回集流装置の効果を検証した．数値流体解析においては，案内羽根の曲がり角を主なパラメータとして最適化を行い，最も入口角運動量が大きくなる案内羽根形状を設計した．その後旋回集流装置の実験モデルを製作して回流実験装置により実験的検証を行った．その結果旋回集流装置により，タービン内部へ潮流が流れ込む流量を増すことができ，すなわち集流効果を高めることができた．さらに，旋回集流装置を考慮した反動型プロペラを，流れポテンシャル理論に基づいて設計・製作し，回流実験装置により実験的検証を行った．その結果，旋回集流装置と反動型プロペラの組み合わせにより，タービン内部へ潮流が流れ込む流量が衝動型プロペラと同様に大きく，加えてタービン効率を衝動型プロペラの場合より高めることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，衝動型と反動型のプロペラの旋回集流装置に対する特性を総合評価し，最も高出力となる潮流発電システムを提案する．すなわち，衝動型および反動型のプロペラを比較し，優れた性能を示すプロペラの見込みをつけて，まずプロペラ形状の改良を図り，その改良されたプロペラに対して，より適合性の高い旋回集流装置を再設計し，数値流体解析とモデル実験を行う．
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| Causes of Carryover |
次年度使用が生じた理由は，予算申請時に購入を予定していた，必要仕様を満たす数値流体解析用のワークステーションを，予算額より低く調達することができたためである．
使用計画としては，タービンローターや旋回集流装置の実験モデル製作費に使用する予定である．
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