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熱上昇風を利用した煙突型風構造体による発電システムの実験的研究

烟囱式风结构热升风发电系统实验研究

基本信息

批准号：
21919017
负责人：
杉谷賢一郎
金额：
$ 0.36万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21919017/
关键词：
ソーラーチムニー熱上昇風煙突型集風構造体

项目摘要

J.Schlaichが発案したソーラーチムニーは透光性の集熱部で太陽熱を集め、中央部に設置した煙突状の構造体内部に誘起された熱上昇風によって発電を行うシステムである。このシステムは太陽エネルギーが豊富で、広大な土地利用が可能な砂漠地域に特に適しており、砂漠化が環境問題として深刻になるなか、このような不毛の地域における有効なエネルギーの供給システムとして期待される。本研究の目的は風を創りだす煙突型集風構造体の縮尺モデルを用いた室内実験を行い、集風体内部に誘起される熱上昇流に関する様々な基礎データを収集することである。さらに、実験により得られた知見から、発電機設置部に相当する集風体下層部における上昇流の効果的な集風手法について検討する。本年度は、その第一段階として集風体モデル内部の流れの観察と上昇流の速度計測の検討を行った。流れの観察では煙を用いた可視化を行い、煙突内に誘起される上昇流の存在を確認した。上昇流の速度計測ではPIV計測、LDV計測、熱線流速計による計測を試みた。それぞれの手法の特徴を考察し、管内(煙突内)の流れ計測に対する適用性について検討した。PIV計測は可視化技術を利用した計測法であり、流れを直接計測できる利点はあるが、トレーサの選定が難しい。煙をトレーサとした計測では解析ソフトが濃度パターンを追跡するアルゴリズムであるため、煙の濃度分布の関係から適切な解析が行われる場合と、そうでない場合が生じた。LDV計測はレーザードップラー流速計を用いた手法である。本手法はモデルの製作において、レーザーの屈折が生じない材料の選定が必要であることが分かった。熱線流速計による計測は、プローブ出力校正を必要とする煩雑さはあるが、この手法の計測結果は、適切な解析が行われたPIVの結果とよく一致した。また、これらの結果は、同時に行った数値解析の結果とも一致しており、今後の速度計測では熱線流速計による手法を採用する予定である。

J.Schlaich's structure is composed of transparent heat collecting part, solar heat collecting part and central part, and smoke-shaped structure. These systems are expected to be developed in rich and diverse land use areas, especially in desert areas, and to be developed in poor areas, especially in desert areas. The purpose of this study is to investigate the scale and application of the smoke-like wind-collecting structure, and to investigate the relationship between the indoor heat flow and the thermal upflow induced in the inner part of the wind-collecting structure and the basic wind-collecting structure. In addition, the wind collecting method for the effect of upflow in the lower part of the wind collecting body is discussed in the motor installation part. This year, the first phase of the project was carried out to observe the flow inside the wind turbine and conduct discussions on the velocity measurement of the upflow. The flow is observed and the smoke is visualized, and the presence of an upward flow induced in the smoke is confirmed. Velocity measurement of upflow: PIV measurement, LDV measurement, hot-wire anemometer measurement The characteristics of these techniques were investigated, and the applicability of flow measurement in pipes (smokestacks) was discussed. PIV measurement is difficult to select by using the measurement method The relationship between smoke concentration and measurement is analyzed in detail. LDV measurement is based on the method used by the flow meter. The method comprises the following steps of: selecting a material for the production of a film; The measurement results of the hot-wire anemometer are consistent with those of the test instrument. The results of simultaneous analysis are consistent with those of the hot wire anemometer for future measurements.