2015 Fiscal Year Annual Research Report
風力発電システムにおける風況および風車性能予測統合による運転制御方法の構築
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24561058
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
天久 和正 琉球大学, 工学部, 准教授 (40284955)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 正己 琉球大学, 工学部, 教授 (30171250)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 流体機械 / 数値流体力学 / 自然エネルギーの利用 / 風力エネルギー / 風力発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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．
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Research Products
(4 results)
