2016 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation on mechanism of wake excitation of circular cylinders and possibility of its application to wind power generation
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26420460
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
長尾 文明 徳島大学, 大学院理工学研究部, 教授 (40172506)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野田 稔 徳島大学, 大学院理工学研究部, 准教授 (30283972)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 後流振動 / 振動発生機構 / 円柱 / 風力発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
複数物体において，上流側物体の後流に位置する円形断面の構造物や部材には，上流側物体の後流と下流側円形断面物体の相互干渉作用によって，後流振動とも呼ばれる空力不安定振動（ウェイクエクサイテーション）が発生するが，その振動発生のメカニズムは完全には明らかになっていない．そこで，本研究においては，円柱に生じる後流振動のより詳細な発生機構解明とこの極めて空気力学的に不安定な現象を，風力発電に利用し，近年の懸案事項であるCO2削減に多大な貢献を果たそうとするものである．
昨年度までの研究によって，高レイノルズにおいては，円柱の軸方向に作用する空気力の非一様性がウェイクエクサイテーションの発生を抑制していること，また，円柱に作用する表面変動圧力や振動の励振力となる変動揚力のスパン方向の空間相関について，単独円柱においては，カルマン渦による変動圧力と変動揚力に，スパン方向に一様な分布となる空間相関を高める変動とスパン方向に節を有し空間相関を減少させる成分の変動が存在することが明らかとなり，並列2円柱の場合にも同様なことが確認されるとともに下流側円柱の表面変動圧力には，上流側円柱からの剥離流による変動成分の存在も明らかとなった．さらに，下流側円柱においてはカルマン渦に起因する変動圧力と上流側円柱からの剥離流による変動圧力の相関が円柱間隔によって異なることが明らかとなり，ウェイクエクサイテーションの発生と密接に関連していることが明らかとなった．
最終年度においては，この不安定振動を風力発電装置としての具体的な検討のための基礎データとして，気流直交方向に1自由度で振動する下流側円柱の挙動をクランク装置によって回転運動に変換し，発電を行う方法について風洞実験による検討を行い，発電機として可能性があることが確認できた．
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