荷重ケースを想定した垂直軸風車の構造と安全性に関する研究

垂直轴风力发电机工况结构及安全性研究

• 批准号: 10F00758
• 负责人: 藤野 陽三
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00758/
• 关键词: 局所風況; 風車配置最適化; 荷重評価; 数値流体力学; キャノピーモデル; 設計条件; 荷重ケース

風力発電プロジェクトにおいて風車設置場所と設置高度の最適化や、風車に作用する疲労荷重や発電時の最大荷重を正確に評価するためには、建設地点における風速別の出現頻度を高精度に評価する必要がある。風速別の出現頻度は、周辺の地形のみならず森林や近傍の建築物等の障害物の影響を強く受ける。このことは特に市街地中に設置される小型風車において顕著である。本研究では、まず、ASIによって提供された衛星データからイタリア北部の土地利用データを、合成開口レーダーのデータから同地域の数値標高データを作成した。次に作成した数値標高データおよび土地利用データに基づき、非線形風況予測プログラムmSCOTにより気流解析を実施し、2009年1年間に対象地点近傍の地上高8mにおける現地観測データと組み合わせることによりプロジェクト対象地点の風況精査を実施した(図1)。MASCOTは東京大学で開発された風況解析プログラムで、現地観測データと組み合わせることにより日本やイタリアのような複雑地形中における風況を、高精度に予測することができる。次に解析した風況に基づき、垂直軸風車プロジェクトの実現可能性と風車配置場所と設置高度の最適化を行った。さらに、垂直軸風車のブレード周りの流れ場の解析をするために、ソフトウェアInventor fusion 2011を用いて、ブレード周りのメッシュ生成を行った(図2)。数値流体解析プログラムCFDAutodeskを用いて垂直軸風車ブレード周辺の流れ場の解析を行い、MASCOTにより推定した風況と組み合わせることにより、砂漠地帯における風車ブレードの砂による磨耗を評価し、砂漠地帯における垂直軸風車の耐久性を明らかにした。またこれらの研究成果をとりまとめ、EWEA Annual Conference 2012にて発表した。

Wind 発 electric プ ロ ジ ェ ク ト に お い て windmill set place と optimal setting height の や, windmill に す る exhausted 労 load や 発 electric の maximum load を に correctly review 価 す る た め に は, construction site に お け る wind speed frequency don't の を high-precision に review 価 す る necessary が あ る. Wind speed, frequency of occurrence, circumference, 辺, terrain, みならず, forest, や, proximity to buildings and other obstacles and hazards, を strongly く affected by ける. A される small windmill にお て顕 て顕 て顕 て顕 である is set up in the に city center. This study で は, ま ず, ASI に よ っ て provide さ れ た satellite デ ー タ か ら イ タ リ ア の northern land use デ ー タ を, synthetic openings レ ー ダ ー の デ ー タ か ら with regional の the numerical elevation デ ー タ を made し た. Time に made し た the numerical elevation デ ー タ お よ び land use デ ー タ に base づ き, nonlinear wind conditions can be プ ロ グ ラ ム mSCOT に よ り 気 stream parsing を be に し, 1 2009 years like a place near alongside の seaborne ground 8 m high に お け る 観 デ measurement field ー タ と group み close わ せ る こ と に よ り プ ロ ジ ェ ク ト like wind should place の seaborne fine check を be し Youdaoplaceholder0 (figure 1). MASCOT は Tokyo university で 発 さ れ た wind parsing プ ロ グ ラ ム で, in situ 観 デ ー タ と group み close わ せ る こ と に よ り Japan や イ タ リ ア の よ う な complex 雑 terrain に お け る wind を, high-precision に to す る こ と が で き る. Time に parsing し た wind に base づ き, vertical axis windmill プ ロ ジ ェ ク ト の possibility be presently と windmill と configuration places set up highly の line optimization を っ た. さ ら に, vertical axis windmill の ブ レ ー ド weeks り の れ field analytical を の す る た め に, ソ フ ト ウ ェ ア Inventor 2011 を fusion with い て, ブ レ ー ド weeks り の メ ッ シ ュ generated line を っ た 図 (2). The numerical analytical プ fluid ロ グ ラ ム CFDAutodesk を with い て vertical axis windmill ブ レ ー ド weeks 辺 の れ field analytical を の い, MASCOT に よ り presumption し た wind と group み close わ せ る こ と に よ り, sand desert 帯 に お け る windmill ブ レ ー ド の sand に よ る abrasion を review 価 し, sand desert 帯 に お け の durability を る vertical axis windmill Ming ら に に た. Research achievements ま た こ れ ら の を と り ま と め, EWEA Annual Conference 2012 に て 発 table し た.

项目成果

MASCOT Code WIND PREDICTION for a DESERT AREA in NORTH AFRICA and CASE STUDY of the FRICTIONEFFECT on the BLADE of a VERTICAL AXIS WIND TURBINE DUE TO SAND in the FLOW WIND

北非沙漠地区MASCOT代码风力预测及流风中沙子对垂直轴风力机叶片摩擦效应的案例研究

• 发表时间: 2012
• 作者: De Antoni Andrea;Chris Feldman;John Traphagan (eds.);Elisa Sorrivi
• 通讯作者: Elisa Sorrivi

WIND PREDICTION IN COMPLEX TERRAIN IN ITALY BY NON-LINEAR MODEL MASCOT.-A CASE STUDY FOR A VERTICAL AXIS WINS TURBINE (VAWT)

通过非线性模型吉祥物对意大利复杂地形进行风力预测——垂直轴胜利涡轮机 (VAWT) 案例研究

• 发表时间: 2011
• 作者: De Antoni Andrea;Chris Feldman;John Traphagan (eds.);Elisa Sorrivi;SORRIVI Elisa
• 通讯作者: SORRIVI Elisa