波力発電用ツイン衝動型タービンの出力向上を目指した流体ダイオードの実証研究

提高波浪发电双冲力水轮机出力的流体二极管示范研究

• 批准号: 22K14434
• 负责人: 奥原 真哉
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Matsue National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14434/
• 关键词: 流体ダイオード; 波力発電; ツイン衝動型タービン; 風洞試験; CFD

海洋エネルギー利用技術の一つである振動水柱型波力発電で使用する空気タービンとして，一方向流れに使用する衝動型タービン2台を用いて往復気流を整流する波力発電用ツイン衝動型タービンが提案されている．本研究では，この波力発電用ツイン衝動型タービンに使用する流体ダイオードについて，定常流を対象としたCFD解析と風洞試験の実施により整流効果の高い流体ダイオード形状を提案し，波力発電用ツイン衝動型タービンの往復気流における平均効率の向上を目的として研究を実施している．本研究実施期間の初年度である令和4年度は，研究の第一段階として従来の研究により好適であった流体ダイオード形状について風洞試験とCFDを用いた流れ解析を行った。それぞれから得られた圧力係数を比較した結果，風洞試験とCFDに大きな差は無く，CFDによる流れ解析の妥当性を示すことができた． CFD（数値流体力学）による流れ解析で示された結果は，解析ソフトウェアを用いて計算により予測した値であるため，同じ供試流体ダイオードによる実験の値と比較し，計算結果の妥当性を示すことが重要である．このことから，本研究においてCFD解析結果の妥当性が示されたことで，整流効果の高い流体ダイオード形状の検討をCFDにより実施し，得た結果が有用であることが証明された．さらに従来の研究により好適であった流体ダイオード形状を基準として流体ダイオードの要素の一つである鈍頭物体の設置位置を変化させ，整流効果に及ぼす影響を調査した．その結果，鈍頭物体の好適な設置位置を示すことができた．本研究の目的である波力発電用ツイン衝動型タービンの往復気流における平均効率の向上において，整流効果の高い流体ダイオード形状を得るため，鈍頭物体は重要な要素の一つである．このため，鈍頭物体の好適な設置位置の解明は研究目的の達成のためにも重要な要因となる．

A proposal is made for the use of a vibrating water column type wave force generator in marine life utilization technology, such as air current generator, directional current generator, impulse type wave force generator, rectifier, reciprocating current generator, and rectifier. This study aims to propose the shape of the fluid in the steady state flow field, CFD analysis, wind tunnel test, rectification effect, and the upward average efficiency of the fluid in the reciprocating flow field for wave force generation. In the first and fourth years of this study, the first stage of the study was conducted in the form of fluid simulation and CFD analysis. The results of the wind tunnel test and CFD analysis show that there is no difference between the two. CFD (numerical fluid dynamics) analysis results show that the analytical solution is useful in calculating the prediction value, and the test fluid is useful in comparing the calculation results. The validity of CFD analysis results is demonstrated by the application of CFD to the simulation of high fluid flow in rectifying effect. In this paper, the author studies the effect of the adjustment on the shape of the fluid and the influence of the adjustment on the position of the blunt object. As a result, blunt objects are easy to set up. The purpose of this study is to determine the average efficiency of the reciprocating flow in impulse type of wave power generation, the shape of the rectifying effect and the important factors of blunt objects. The key factors for achieving the research objectives are the proper placement of blunt objects.