海洋エネルギー利用技術の啓発を目指した波力発電用ツイン衝動型タービンの開発

开发双脉冲波浪能发电水轮机，启发海洋能利用技术

• 批准号: 16H00348
• 负责人: 奥原 真哉
• 金额: $ 0.35万
• 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 Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H00348/
• 关键词: 振動水柱型波力発電; ツイン衝動型タービン; 流体ダイオード

本研究は, 海洋エネルギー利用の啓発を目指し, 海洋エネルギー利用技術の一つで多数の開発実績がある振動水柱型波力発電で使用するツイン衝動型タービンの開発を目的として実施した。定常流を用いた実験によりタービン単体の性能を調査した結果, 一方向流に対応する衝動型タービンを使用することで高いエネルギー変換効率が得られるが, ツイン衝動型タービンの平均効率は, 気流が逆方向のタービンで全体の入力パワーの約3割が失われ, 定常流におけるタービン単体の最大効率に比べて大きく低下することが明らかになった。この問題を解決するため流体ダイオードを用いることで, 流れ方向により流路に生ずる差圧の違いを利用し, 往復気流の流量制御を図った。さらに, 流路形状が及ぼす影響を調査し, 好適な流体ダイオード形状を提案した。流体ダイオードは, 後方にくぼみを有する鈍頭物体, ドーナツ状の領域, ノズルの領域によって構成される。本研究では, 流体ダイオードのノズルの領域の角度φとドーナツ状の領域の取付角θを変化させた場合の定常流における整流特性をCFDにより求めた。装置の大型化を避けるためダイオード直径はθの大きさに関わらず一定とし, φは20°, 30°, 40°, θは26°, 33.5°, 48.5°, 63.5°をそれぞれ採用した。調査の結果, 今回考案した流体ダイオードにおいてφが30°のとき大きな整流効果を得られることがわかった。また, θは33.5°以下にすることでタービン性能の改善が期待できることがわかった。好適な流体ダイオードの形状を本校に設置されている円管直径240mmの風洞に合わせ製作・設置し, 定常流を発生させ, 正方向流れと逆方向流れにおける整流効果を調査した。この結果, 流体ダイオードを用いることにより整流効果が得られることがわかった。今後は流体ダイオードの設置により上流下流での圧力差が大きくなるため, タービンと共に流体ダイオードを設置し, タービンへの影響を課題として調査する考えである。

This study aims at the development of marine biological utilization technology, and most of the development results of marine biological utilization technology include the development of vibration water column type wave power generation technology and the implementation of impulse type wave power generation technology. As a result of the investigation of the performance of a single body for steady flow, the average efficiency of impulsive flow in one direction and the average efficiency of impulsive flow in the opposite direction were obtained. The maximum efficiency of a steady flow is lower than that of a steady flow. This problem is solved by the flow direction, differential pressure and flow control of reciprocating flow. In this paper, the influence of flow path shape and flow path is investigated, and the shape of flow path is proposed. The fluid has a blunt head, a circular shape, and a circular shape. In this study, CFD is used to determine the rectification characteristics of steady flow in the case of changing the angle φ of the fluid field. The diameter of the device should be 20°, 30°, 40°, θ should be 26°, 33.5°, 48.5°, 63.5°. The results of the investigation show that the fluid flow rate is 30° and the rectification effect is 30°. The improvement of performance is expected when θ is below 33.5°. The shape of the fluid flow field was adjusted according to the setting of the wind tunnel with a tube diameter of 240 mm. The wind tunnel was fabricated according to the setting of the wind tunnel, the steady flow was generated, and the rectification effect of the forward flow and the reverse flow was investigated. The result of this is that the fluid flow rate is higher than that of the fluid flow rate. In the future, the pressure difference between the upstream and downstream of the fluid is large, and the influence of the fluid on the upstream and downstream is investigated.

项目成果

流体ダイオードを有するツイン衝動型タービン(タービン性能に及ぼす流体ダイオード形状の影響)

带流体二极管的双脉冲涡轮机（流体二极管形状对涡轮机性能的影响）

• 发表时间: 2016
• 作者: 山田航平;奥原真哉;高尾学;アラム アシュラフル;瀬戸口俊明
• 通讯作者: 瀬戸口俊明