辺境地域等の過酷な条件下での活用に特化したメンテナンスフリー小型風車の開発

开发专门用于偏远地区等恶劣条件下的免维护小型风力涡轮机

• 批准号: 25917008
• 负责人: 奥林 豊保
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Oita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25917008/
• 关键词: 直線翼; トルク; 出力係数

研究目的本研究では開発途上国などの未電化および辺境地域における風力エネルギの利用促進について提案するものである。しかし、過酷な自然環境下での使用には克服すべき課題も多い。これらの地域に特化した利用を目指すならば、1)自主独立型である、2)風向きの影響を受けない、3)簡単で、故障に強い構造である、4)何らかの不具合が生じたとしてもほとんど専門的知識を必要とせず補修が可能なことなどを満足させる必要がある。上記の条件を満たすものとして垂直軸型風車の一種であるクロスフロー型を今回の実験に用いた。クロスフロー型風車の翼形状は一般的に円弧翼が用いられるが、今回は直線翼(平板翼)を用い、以前行った円弧翼の実験結果と比較した。研究方法直線翼を用いた供試ロータは入口角2種類(40°、60°)、翼枚数2種類(16枚、8枚)で、計4種類のパラメータについてデータ収集し、起動特性、出力特性などの風車性能を求めた。実験には吐出し口寸法900㎜×900㎜の単回路吹出し風洞を用い、流速は5.05m/sで行った。研究成果4種類のパラメータの中で、入口角60°、翼枚数8枚のロータが出力係数0.09を示した。しかし、残り3種類のロータの出力係数は0.05以下であった。これまで当研究室で行った円弧翼を用いた実験における出力係数の最大値は0.10(これまでに報告されたクロスフロー型風車の最大値とほぼ一致)であり、0.09と言う数値は円弧翼ロータと遜色ない結果が得られたと考える。これらの結果から、入口角や翼枚数を適切に組み合わせることで、構造は単純化し、翼枚数を大幅に減少(円弧翼では20枚以上)させることが可能となり、コストおよびメンテナンスの面からも今後直線翼(平板翼)の活用を推し進める条件の一部が整ったと思われる。

研究目标这项研究提出，促进在未电化和偏远地区（例如发展中国家）中使用风能的使用。但是，在恶劣的自然环境中使用时，有许多挑战需要克服。如果您的目标是专门使用这些领域，则需要满足1）独立的，2）不受风向的影响，3）它很简单且对故障的抗性，而4）也可以修复它，而无需很少的专业知识即使出现任何问题，也可以使用。在该实验中使用了横流类型，一种类型的垂直轴风力涡轮机来满足上述条件。通常使用跨流风力涡轮机的弧形翼形，但是这次使用了线性机翼（平坦机翼），并将其与先前的弧翼实验结果进行了比较。研究方法：使用线性叶片的测试转子由两种类型的入口角（40°，60°）和两种类型的叶片组成（16、8），并收集了总共四种参数的数据，并确定了风力涡轮机的性能，例如启动特性和输出特性。实验是使用带排端口尺寸为900 mm x 900 mm的单电路空气出口隧道进行的，流速为5.05 m/s。研究结果：在四个参数中，入口角度为60°且八翼刀片的转子显示出0.09的输出系数。但是，其余三个转子的输出系数低于0.05。到目前为止，使用电弧机翼在我们的实验室中进行的实验的最大输出系数值为0.10（到目前为止报道的跨流风力涡轮机的最大值），并且认为0.09的值与弧翼转子相当。这些结果表明，通过适当地组合入口角和机翼数量，可以简化结构，并且可以大大减少机翼的数量（弧翼的20多个），并且从未来的成本和维护的角度来看，在将来建立了笔直机翼（平坦机翼）的某些条件（扁平机翼）。