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．

已经提出了一种用于海洋能利用技术之一的波电发电的双冲动涡轮机，用于用于振动水柱波发电，以及两种用于单向流动的脉冲涡轮机，用于整流往复式气流。在这项研究中，我们提出了一种流体二极管形状，通过对流体二极管进行稳态流量进行CFD分析和风洞测试，并进行了研究，并进行了研究，目的是提高双脉冲发电的双冲动涡轮机中往复运动的平均往复效率。在研究期的第一年，进行了研究的第一阶段，并在流体二极管形状上进行了使用风洞测试和CFD的流量分析，这更适合常规研究。比较从每个人中获得的压力系数，表明风洞测试和CFD之间没有显着差异，并且证明了使用CFD的流量分析的有效性。使用CFD（计算机流体力学）在流量分析中显示的结果是通过使用分析软件计算预测的值，因此，使用相同的样品流体二极管将结果与实验值进行比较，并显示了计算结果的有效性。这表明了CFD分析的有效性在这项研究中结果，并且证明获得的结果是通过对具有高整流效应的流体二极管形状进行CFD检查而有用的。此外，基于适用于先前研究的流体二极管形状，我们更改了钝器对象的安装位置，即流体二极管的元素之一，并研究了对整流效果的影响。结果，可以显示钝器对象的合适安装位置。为了进行这项研究，在提高双冲动涡轮机中的气流的平均效率以产生波浪发电，钝器是获得具有高整流效果的流体二极管形状的重要因素之一。因此，阐明钝头对象的适当位置也是实现研究目标的重要因素。