揚・抗力型ハイブリッドによる高出力・高稼働率垂直軸風車のフィージビリティスタディ

升/阻混合式高输出、高可用性垂直轴风力发电机可行性研究

• 批准号: 21K03887
• 负责人: 谷野 忠和
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Kurume National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03887/
• 关键词: 再生可能エネルギー; 自然エネルギー; 風力エネルギー; 垂直軸風車; 中・小規模風力発電

本課題は，同軸上に2つの異なる作動原理の羽根車，それぞれ外側に揚力型羽根車，内側に抗力型羽根車を互いに反転させて組み合わせるハイブリッド垂直軸風車を提案し，その可能性について，実験および数値解析による検討を行うものである。２年目までの実験的検討の計画は，供試風車模型および出力性能試験装置の設計・製作であるが，課題は，揚力型および抗力型羽根車双方を同軸上に互いに反転させる構造で，各羽根車を独立して回転数制御して，トルク・回転数計測が可能な供試模型の製作，出力性能試験装置の構築である。昨年度までに，3Dプリンタの利点を駆使してこれらの課題を解決する供試風車および出力性能試験装置を製作した。さらに，本供試風車を用いた出力性能試験も実施した。性能試験では，直径の異なる2種類の内側羽根車，外側羽根車は2通りの翼取付角，これらを種々組み合わせた実験を実施し性能評価を行った．加えて，最終年度に計画していた外側羽根車の起動特性試験についても改良した供試風車を製作して実験まで行い，内側羽根車の有無の比較を行った。数値解析による検討の計画は，2つの羽根車を有するハイブリッド風車の流れ解析が実施可能な環境整備と，解析による各羽根車の流れ場と性能との関係の把握である。これまでに，汎用計算機(2台)を追加導入し，複数の回転領域を有する数値流体解析(CFD)が可能な解析環境の構築，すなわち，本研究で用いているCFDソフトウェアOpenFOAM をVer.1.6からVer.4.1に更新し，初年度までに実験の供試風車を解析モデルとした解析ができることを確認し，２年目以降，予備検討で明らかとなった外側揚力型羽根車の実験との出力性能差の改善検討および，実験と同じ種々の条件での解析を実施中である。実験との出力性能の食い違いはメッシュなどの再検討で，やや改善されたがまだ十分ではなく継続して検討を行っている。

This topic is based on two different operating principles of coaxial pinwheel, namely, the outer lifting type pinwheel and the inner resistance type pinwheel. The project of this research is to design and manufacture the test model and the output performance test device. The project is to construct the coaxial and opposite structure of the lift type and resistance type windmills, to design and manufacture the test model and construct the output performance test device independently of each other. In the past year, 3D technology has been used to solve the problem of test windmills and test equipment. This test windmill is designed for use in performance tests. Performance test, diameter difference of 2 kinds of inside feather root car, outside feather root car, 2 kinds of wing angle, 2 kinds of combination, performance evaluation. In addition, the final annual plan was to improve the starting characteristics of the outer feather root vehicle and to compare the presence and absence of the inner feather root vehicle The analysis of flow field and performance of each vehicle is based on the analysis of flow field and performance of each vehicle. In addition, general purpose computers (2 sets) have been introduced, and numerical fluid analysis (CFD) in multiple return fields is possible to construct an analytical environment. In this study, CFD software is used to update OpenFOAM Ver.1.6 and Ver.4.1. In the initial year, the analysis of test windmills is confirmed. Two years later, In preparation for this discussion, the improvement of the output performance of the outer lift type feather root vehicle is discussed, and the analysis of the same conditions is carried out. The performance of the power supply is improved by re-examination and re-examination.

项目成果

揚・抗力型ハイブリッド垂直軸風車の予備的検討 －2つの羽根車が同軸上で反転する風車の出力性能試験装置の開発－

升阻式混合垂直轴风力发电机的初步研究-两叶轮同轴旋转风力发电机输出性能测试装置的研制-

• 发表时间: 2022
• 作者: KANEKO Tomoaki;YOKOYAMA Hiroshi;SATO Mitsuru;NISHIKAWARA Masahito;YANADA Hideki;谷野忠和，元田航大，龍拓未，宮國健司
• 通讯作者: 谷野忠和，元田航大，龍拓未，宮國健司

ダリウス型とクロスフロー型とを組み合わせたハイブリッド垂直軸風車のOpenFOAMによる数値解析の検討

Darius型与横流型混合垂直轴风力机的OpenFOAM数值分析研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Cameron C Hopkins;Simon J Haward;Amy Q Shen;谷野 忠和，小池 貴之，川原 佑太，宮國 健司
• 通讯作者: 谷野 忠和，小池 貴之，川原 佑太，宮國 健司

A Study on a Casing Consisting of Three Flow Deflectors for Performance Improvement of Cross-Flow Wind Turbine

三导流罩套管提高横流式风力机性能的研究

• DOI: 10.3390/en15166093
• 发表时间: 2022
• 期刊: Energies
• 影响因子: 3.2
• 作者: Tanino Tadakazu;Yoshihara Ryo;Miyaguni Takeshi
• 通讯作者: Miyaguni Takeshi

A Study on Relationship among Blade Camber Direction and Pitch Angle and Performance of a Small Straight-Blade Darrieus Wind Turbine by Using Scale Test Model and Gurney Flap

• DOI: 10.4236/jfcmv.2021.92003
• 发表时间: 2021-03
• 作者: T. Tanino;K. Hara;Ryouichi Yoshihara;Takeshi Miyaguni