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2018000005-20180033  
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本文公開日
 
タイトル
タイトル 再生可能エネルギーの有効利用へ向けた垂直軸型二重タービンの最適化に関する研究  
カナ サイセイ カノウ エネルギー ノ ユウコウ リヨウ エ ムケタ スイチョクジクガタ ニジュウ タービン ノ サイテキカ ニ カンスル ケンキュウ  
ローマ字 Saisei kanō enerugī no yūkō riyō e muketa suichokujikugata nijū tābin no saitekika ni kansuru kenkyū  
別タイトル
名前 Optimization of the dual vertical-axis-turbine system towards the efficient use of renewable energy resource  
カナ  
ローマ字  
著者
名前 小尾, 晋之介  
カナ オビ, シンノスケ  
ローマ字 Obi, Shinnosuke  
所属 慶應義塾大学理工学部教授  
所属(翻訳)  
役割 Research team head  
外部リンク  
 
出版地
 
出版者
名前 慶應義塾大学  
カナ ケイオウ ギジュク ダイガク  
ローマ字 Keiō gijuku daigaku  
日付
出版年(from:yyyy) 2019  
出版年(to:yyyy)  
作成日(yyyy-mm-dd)  
更新日(yyyy-mm-dd)  
記録日(yyyy-mm-dd)  
形態
1 pdf  
上位タイトル
名前 学事振興資金研究成果実績報告書  
翻訳  
 
 
2018  
 
開始ページ  
終了ページ  
ISSN
 
ISBN
 
DOI
URI
JaLCDOI
NII論文ID
 
医中誌ID
 
その他ID
 
博士論文情報
学位授与番号  
学位授与年月日  
学位名  
学位授与機関  
抄録
流れに対して垂直方向に回転軸を有する垂直軸型タービンは、潮流発電をはじめとする再生可能エネルギー利用において高いポテンシャルが期待されると同時に未解明の特性が残されている。本研究は2つのタービンを組み合わせるシステムを提唱し、最適な動作条件を探ることを目的として実験ならびに数値解析により流れの解析およびエネルギー効率を評価した。実験室で回流水槽にそれぞれ3枚ずつの回転翼を有する一組のタービンを設置し、両者の軸間距離、回転の位相、回転方向の組み合わせから合計で12の異なる実験を行った。
実験を行った回流水槽のテストセクションは長さ3.5m、幅0.3m、高さ0.15mで、タービンのローター直径は68mmであった。ローター直径と主流速度に基づくレイノルズ数は約20,000である。異なる条件の比較を行った実験では、出力への影響が顕著に現れることが分かった。
オープンソースのCFDコードであるOpenFOAMによる数値解析では2次元近似のモデルに対してSST-k-ω乱流モデルを用いた。回転翼を有するタービンの周辺はダイナミックメッシュ方式により主流とは独立した計算格子システムで表現することで、流れの中で回転するタービンを再現した。ただし、軸間距離がタービン直径よりも小さい、オーバーラップの条件ではスライディング格子による近似ができないため、計算対象からは除いた。
計算の結果、実験では観察できなかったタービン翼周辺の脈動流を見出すことができた。また、回転の位相角度によって発生するトルクには大きな変動が生じることが定量的に示された。
以上の結果については2018年7月のアメリカ機械学会流体工学部門講演会(カナダ・モントリオールで開催)において口頭発表した。また、2019年7月開催予定の同会議(アメリカ合衆国・サンフランシスコ)でも引き続き口頭発表を行う予定である。
Power generation of laboratory-scaled marine hydrokinetic (MHK) cross-flow (vertical axis) turbines in counter-rotating configurations was scrutinized both experimentally and numerically. A tabletop experiment, designed around a magnetic hysteresis brake as the speed controller and a Hall-effect sensor as the speed transducer was built to measure the rotor rotational speed and the hydrodynamic torque generated by the turbine blades. A couple of counter-rotating straight-three-bladed vertical-axis turbines were linked through a transmission of spur gears and timing pulleys/belt and coupled to the electronic instrumentation via flexible shaft couplers. A total of 12 experiments in 3 configurations, with various relative distances and phase angles, were conducted in the water channel facility (3.5-m long, 0.30-m wide, and 0.15-m deep) at rotor diameter base Reynolds number of 20,000. The power curve of the counter-rotating turbines (0.068-m rotor diameter) was measured and compared with that of a single turbine of the same size. Experimental results show the tendency of power production enhancement of different counter-rotating configurations. Additionally, the two-dimensional (2D) turbine wakes and blade hydrodynamic interactions were simulated by the shear stress transport k-omega (SST k-omega) model using OpenFOAM. The computational domain included a stationary region and two rotating regions (for the case of counter-rotating turbines) set at constant angular velocities. The interface between the rotating and stationary region was modeled as separated surface boundaries sliding on each other. Velocity, pressure, turbulent kinetic energy, eddy viscosity, and specific dissipation rate field were interpolated between these boundaries.
 
目次

 
キーワード
 
NDC
 
注記

 
言語
日本語  

英語  
資源タイプ
text  
ジャンル
Research Paper  
著者版フラグ
publisher  
関連DOI
アクセス条件

 
最終更新日
Oct 24, 2022 13:35:33  
作成日
Oct 24, 2022 13:35:33  
所有者
mediacenter
 
更新履歴
Oct 24, 2022    インデックス を変更
 
インデックス
/ Public / 塾内助成報告書 / 学事振興資金研究成果実績報告書 / 2018年度
 
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