Aerodynamic Performance Evaluation of VAWT by Post-Processing of 2D RANS Simulation
Aerodynamic Performance Evaluation of VAWT by Post-Processing of 2D RANS Simulation
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通过 2D RANS 仿真后处理评估 VAWT 的气动性能
DOI：
10.11333/jweasympo.44.0_321
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
南條 宏肇
中科院分区：
文献类型：
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作者：
久保田 健;葛西 昭治;中畑 泉美;南條 宏肇
1. はじめに我々の研究グループではこれまでに, 図 1 に示す断面形状を有する抗力式の垂直軸型風車 1) を研究対象とし, 風車の風洞実験や揚水・送気・発電機能を附したエネルギーシステムとして実証実験 2, 3) を行ってきた. この風車は 8 枚の直線翼から構成され, 翼幅は直径の 4 分の 1 程度, 翼の取付角は回転中心と外端を結ぶ直線に対して 35deg 程度と設定した場合にパワー係数が高いことを実験的に突き止めている. その一方で, 実証実験に供するシステムの運転効率を高めることを目的として, タービンを構成する翼の取付角度や翼幅を変化させた CFD 計算を OpenFOAM によって行い, 風車の出力特性の変化やそれら変化の原因である流れ場や圧力場, 各翼における回転モーメントのアジマス角依存性などを調査・検討 4, 5) してきた. この調査・検討は, 風車実機を製作・計測する時間的, 費用的コストの削減を狙いとし, かつ計算環境の制約も考慮して 2 次元の非定常計算で行われた. 結果, シミュレーションで得られた風車の空力性能, すなわちパワー係数やトルク係数は, 風洞試験における実機の計測データと大きく乖離しており (図 2), パワー係数-周速比曲線の挙動からは翼仕様毎の定性的な傾向こそ把握できるものの, 風車形状の最適化についてシミュレーション結果を用いて議論するためには計算結果がおよそ実測値に近いものである必要性を, また流れ場やパワー係数のような計算結果が示す意味を考えることの必要性を感じた.