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図3.16(a)風速とフラップ･モーメントの時系列データ (￠≦‑15o, 15o≦￠)
‑30 ‑20 ‑10 0 10 20 30
Time ∫[s]
図3.16(b)ヨ一角別時系列データ(￠≦‑15o, 15o≦￠)
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15
図3.17(a)ヨ一角別の風速に対するリードラグ･モーメントの変化
900
800
10
Wind Velocity 〟a,｡ [m/s]
15
図3.17(b)ヨ一角別の風速に対するフラップ･モーメントの変化
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図3.18 ガスト時のヨ一角変動
二.屯人F､iま:人一､i,':院i‑̲)､f:I;)rA'光村
92
結言
本研究では,フィールドにおいて超音波流速計を用いてロータ直径10m風力 タービン後流の速度分布を測定した.またガストによる空力負荷変動について 解析を行った.
以下に,そのまとめを示す.
1.風力タービン後流内の風速は下流に行くにしたがい,風力タービン停止時の 速度分布に回復していく. x/D‑1.5の場合, z/R‑0において無次元風速は風力 タービン停止時に比べ, 77%に低下しているが, x/D‑3.0の場合, z/R‑0にお いて無次元風速は91%まで回復している.
2.主流方向速度は風力タービンによるエネルギ抽出によって減少する.風向は 主流方向速度と半径方向速度のなす角で決定される｡半径方向速度が減少せ ずに,主流方向速度が減少することで風向の絶対値は大きくなる.そのため, 風力タービン後流の風向の変動が大きくなり,風力タービン後流の標準偏差 は大きくなると考えられる.
3.風力タービン後流の速度分布は,乱れ強度によって異なり,乱れ強度が大き い場合,乱れ強度が小さい場合に比べて風速の回復が早い.これは風が乱れ
ることで,風力タービン後流の流れと風力タービン後流外部の流れとの混合 が促進されるため,風速の回復が早くなると考えられる.
4. POT手法によって得られた実測の平均ガスト形状と, IECのガストモデルを 比較した場合,実測のガスト平均形状はピークが急峻なのに対して,ガスト モデルはなだらかにピークを示す.またガスト振幅〟gustが同じである場合, 平均風速〟｡,｡が大きいほどガスト時間幅rは狭くなり,風速の増加と減少が 急峻になる.
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FTi:人J?:人･､;I:院 I‑.'､i,I:L71)7:究村
93
5.ガストによるヨ一角の変動は,ガスト発生時のピークをt‑0[s]として,ガス
トのピーク前の仁一30‑0[s]においてヨ一角の絶対値は小さくなり, ￠‑Oo に 近づく.ガストのピーク後の仁一30‑0[s]においてヨ一角は￠‑Oo から絶対値 が大きくなる方向に変動する.翼負荷はヨ一角が￠‑oo に近いほど大きくな
るため,翼負荷はガストによる風速の増加分以上の負荷の変動が発生すると 考えられる.
今後の課題
風力タービン後流測定について
1.本研究の風力タービン後流測定は,各測定位置において風況が異なっている ため,各測定位置の同時測定,もしくは統計的に十分な量の平均で考察する 必要がある.
2.本研究の風力タービン後流測定は,回転中心のみであった.風力タービンの 後流は下流に流れるほど拡大が起こるため,半径方向も測定する必要がある.
ガストによる空力負荷について
1.本研究の場合,リードラグ･モーメントMIEまuave‑7‑8[m/s]を境に,減少が確 認された.またフラップ･モーメントMfはuave‑7‑8[m/s]を境に,増加の傾き が小さくなった.風速の増加による失速と抗力の関係について検証する必要 がある.
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94
参考文献
(1)独立行政法人 新エネルギー･産業技術総合開発機構,風力発電導入ガイ ドブック, 2008年2月改訂第9版.
(2)IEC 61400‑1 wind turbine generator systems‑Part 1 : Safety requirements lntemational Electrotecbnical Commission, 1 999.
(3)IEC
61400‑12 wind turbine generator systems‑Part 12 : Wind turbine power performance testing, Intemational Electroteclmical Commission, 1998.(4)内田孝紀,他2名,最適周速比における風車後流と静止円盤後流の比較, 第19回風工学シンポジウム論文集pp.187‑192.
(5)前田太佳夫,他2名,水平軸風車後流の風洞実験とフィールド実験,日
本機械学会論文集(B編), 71巻, 701号(2005‑1).
(6)村田淳介,他4名,統計的手法に基づくガスト形状の評価及び風車負荷解析
‑の適用,第59回ターボ機械協会論文集pp.61‑66.
(7)Gunner
Chr･ Larsen et. al. , Mean Gust Shapes, Ris°National Laboratory, Roskible, Denmark, 2003.‑A̲屯人′､;三:人1'j,I:院Ⅰ‑.′‑i::桝l'Jtli村