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V形ダリウス風車のピッチ角制御手法の開発と風荷重・後流特性に関する研究

V型Darius风力机桨距角控制方法开发及风载荷及尾流特性研究

基本信息

批准号：
21K04963
负责人：
河野孝昭
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kanazawa University
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

项目摘要

本研究では、可変ピッチ式V形ダリウス風車について、風車出力を大幅に向上するピッチ角制御手法を開発し、さらに風車の風荷重特性および風車後流特性を明らかにすることを目的としている。2022年度は、固定ピッチ式V形ダリウス風車について、翼枚数および流入風の乱流特性が風車出力特性に与える影響を把握することを目的として風洞実験と数値流体力学解析を実施した。供試風車のブレードは、3Dプリンタにより作成し、ブレードの翼回転角αrを変化させることによりブレードのピッチ角を変化させた。また、ブレードはストレート翼とねじり翼に加えて通常翼を対象とした。全ての翼の翼型は、ブレード先端から中間点にかけてNACA0018とし、中間点からブレード下端にかけて強度を高めるためにNACA0050へ滑らかにシフトさせてある。ストレート翼とねじり翼はαr=0°のときの上から見た翼型がNACA0018等の翼型であり、通常翼は翼回転軸に直交する断面形状がNACA0018等の翼型となっている。流入風は、一様流に加えて、二重動的乱流格子により作成した乱流強度18%で積分スケールの異なる3種類の乱流を対象とした。一様流の風洞実験の結果、翼枚数が3枚の場合の方が2枚の場合よりも最適周速比が明らかに高くなることが確認された。また、通常翼よりもストレート翼やねじり翼の方が最適周速比および最大出力係数は明らかに高くなった。数値解析の結果、翼形状の違いによって，翼前縁付近で正の翼回転軌道接線方向に力が働く領域や正の翼回転軌道接線方向に働く力と負の翼回転軌道接線方向に働く力の割合に違いが生じ、それらが出力特性に大きな影響を及ぼしている可能性が高いことが分かった。乱流の風洞実験の結果、一様流の場合と比較して最適周速比が低くなった。さらに、積分スケールが風車直径程度の場合には、最適周速比がより低くなることが確認された。

In this study, the V-shaped windmill of the V-shaped windmill can be used, and the windmill output can be greatly increased and the angle of the windmill can be controlled by the hand.法を开発し、さらにwindmillのwind load characteristicsおよびWindmill rear flow characteristicsを明らかにすることをpurposeとしている. 2022 year, fixed V-shaped windmill, number of wings, inflow turbulence characteristics of the wind The influence of the car's output characteristics and its influence on the vehicle's power characteristics can be grasped based on the purpose of the wind tunnel and numerical fluid dynamics analysis. Test windmill のブレードは, 3D プリンタによりし, ブレードのwingback転角αrを変化させることによりブレードのピッチ角を変化させた.また, ブレードはストレートwing, とねじりwing, plus えて, usually winged を対 resembles とした. Full wing shape, tip tip, middle point, NACA0018 wing shape, middle pointブレード Lower end にかけてStrength をHigh めるためにNACA0050 へSLIP らかにシフトさせてある.ストレートwing とねじり Wing はαr=0°のときの上から见た Wing type がNACA0018 and other wing typesであり, normal wing は wing turning axis に straight cross sectional shape が NACA0018 and other の airfoil となっている. The inflowing wind, the first flow plus the flow, and the double-moving turbulent flow grid flow are made into the turbulent flow intensity 18% and the integral flow is divided into three types of turbulent flow flow. The results of Ichiru's wind tunnel and the number of wings are 3 and 2, and the optimal peripheral speed ratio is high and the number of wings is confirmed.また, normal wing よりもストレートwing やねじり Wing のsquare が optimal peripheral speed ratio および maximum output coefficient は明らかに高くなった. The results of numerical value analysis, the wing shape, the wing forward direction, the wing return track wiring direction, the wing forward track connection direction, the wing return track connection direction, the wing front track connection direction, the wing return track connection direction, and the wing return track connection direction The direction of the wiring of the negative wing return rail is the cutting and joining of the force, the output characteristics of the force, the impact of the large impact, and the possibility of high and high separation. The result of the wind tunnel of turbulent flow and the comparison of the situation of turbulent flow and the optimal peripheral speed ratio are low.さらに、Integral スケールがwindmill diameter degree of the occasion には、The optimal peripheral speed is lower than がより and it is confirmed された.