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(1)論. 文. 可 変 ピ ッチ 式 直 線 翼 垂 直 軸 風 車 に お け る翼 の 揺 動 に よ る動 力損 失 Power. Loss. Due. to Pitching. Vertical-Axis. Wind. Motion. of Blades. Turbine. with. Straight. 山 田 達 郎*1木 Tatsuro YAMADA 喜多. Blades. 綿 隆 弘*2 Takahiro KIWATA. 哲 義*3小. Tetsuyoshi. on a Variable-Pitch. 松. KITA. 信 義*4. Nobuyoshi. KOMATSU. *1 Graduate Student,Kanazawa University,Kakuma-machi,Kanazawa,920-1192,Japan Fax:+81-076-234-4746,E-mail:yamada@ryuko.ms.t.kanazawa-u.acjp *2 Associate Professor,Kanazawa University,Kakuma-machi,Kanazawa,920-1192,Japan *3 Betsukawa Corporation,Urushijima-machi,Hakusan,924-8560,Japan *4 Assistant Professor,Kanazawa University,Kakuma-machi,Kanazawa,920-1192,Japan Abstract. This works is intended to explore the effects of the pitching motion of blades on the performance of a vertical-axis wind turbine(VAWT)with straight blades.We designed a vertical-axis wind turbine with the variable-pitch angle mechanism,which consists of a blade and a four-bar linkage.When the turbine is driven by a wind,the pitch angle of blade varies sinusoidally without actuators.We measured the performance of VAWT by using an open circuit type wind tunnel.We estimated the power loss due to pitching motion of blades is proportional to the inertia moment of blades and the cube of turbine rotational speed.The experimental values agree with the theoretical results approximately. The power of VAWT decreases with increasing of the inertia moment of blades,the turbine rotational speed and the blades pitch angle amplitude. キ ー ワ ー ド:垂 直 軸 風 車,可 Key. words:Vertical-Axis. Wind. 変 ピ ッチ,四. 1.緒 論. Linkage,Power. 力 係 数,動. 超 えてい るが,欧 米 に比べ て依. 力損失. Coefficient,Power. 常 に最 適 化 で き る た め,固. 日本 で の大型 風力発 電設 備 の導入 量 は,2006年 度 末 に 総 設備 容 量149万kWを. 節 リ ン ク機 構,出. Turbine,Variable-Pitch,Four-bar. Loss. 定 ピ ッチ 型 の 垂 直 軸 風 車 よ り. も高 い 出 力 を 得 る こ と が で き る.可 変 ピ ッチ 式 の 直 線 翼 垂 直 軸 風 車 と して は,Tilt‑camシ ス テ ム を用 い て 翼 を 揺 動. 然 劣 って い る1).ま た,個 人 レベル で の小型 風力発 電 装置. させ るASI/Pinson風. の導入 も進 んで い るが,さ らな る普及 のた め には,低 風. よ り翼 を揺 動 させ るGiromill風. 速 か ら回転 し,高 効 率 な風 車 の開発 が不 可欠 で あ る.直. 力 と遠 心 力 を利 用 して ピ ッチ 制 御 を 行 う風 車4),ギ. 線 翼 垂直 軸風 車 は,風 に対す る指 向性 が無 く,静 粛 で あ. 用 い て 翼 を 揺 動 させ る風 車5),6)な どが あ る.し. るな どの利 点 を持つ が,起 動性 が悪 い とい う欠点 もあ る.. を揺 動 させ る 構 造 が 非 常 に 複 雑 に な る な ど の 理 由 に よ り,. この タイ プ の風 車 の出力 や起 動性 を向上 させ る方 法 に,. 実 用 化 に は 至 っ て い な い7).そ. 翼 の ピ ッチ角制 御 が ある.. ク(両 ク ラ ン ク)機 構 に よ る 可 変 ピ ッチ 角 機 構 を持 つ 直 線. 可 変 ピッチ角機 構 を有 した風 車 は,流 入風 に対す る翼 の迎 角 の変動 に合 わせ て翼 を揺 動 させ る こ とで,迎 角 を *1金 沢 大 学 大 学 院 自然 科 学 研 究 科 大 学 院 生(〒920‑1192石. 川. *3別 川 製 作 所(株)(〒924‑8560石. ー タ とタ イ ミ ン グ ベ ル トに 車3),翼. で 翼 が 揺 動 す る.こ. れ ま で に,本. か し,翼. リン. 車 の回転 力 のみ. 風 車 の性 能 特 性 に 関 し. に 対 し て 指 向 性 を 有 し,固 定 ピ ッチ 式 の 直 線. て い る こ と を 明 らか に した8).し. *4金 沢 大 学 大 学 院 自然 科 学 研 究 科 助 教. アを. こ で 著 者 ら は,4節. ピ ッチ 角 を風 向 に 合 わ せ て 可 変 で き,風. 翼 垂 直 軸 風 車 よ りも 起 動 性,低. 川 県 白 山市 漆 島 町1136). に作用 す る流体. 翼 垂 直 軸 風 車 を 開 発 し た.本 機 構 に よ り,比 較 的 簡 単 に. て 調 べ,風. 県 金 沢 市 角 間 町)E‑mail:yamada@ryuko.ms.tkanazawa‑u.acjp *2金 沢 大 学 大 学 院 自然 科 学 研 究 科 准 教 授. 車2),モ. 周 速 比域 で の効 率が優 れ か し,本 風 車 の 翼 の 揺. 動 は,風 車 動 力 の 一 部 を消 費 す るた め,風 車 出力 に対 し,. (原稿 受 付:2008年3.月21日) Vol.32,No.2 ―129―. 風力エネルギー.

(2) 動 力 損 失 と して 影 響 す る と 考 え られ る.本 節 リ ン ク機 構 に よ る 翼 の 揺 動 が,可. 論 文 で は,4. 変 ピ ッチ 式 直 線 翼 垂. 能 で あ り,αcは. 偏 心 リン ク ま た は 第2リ. αwは 翼 部 リ ン ク ま た は 偏 心 リ ン ク の 長 さ を 変 え て 調 節. 直 軸 風 車 の 出 力 に 与 え る影 響 を理 論 計 算 及 び 風 洞 実 験 に. す る8).第1リ. よ り調 べ る.. 転 す る と,回 転 中 心 が 異 な る第2リ. ン ク に 繋 が れ て い る翼 が 点0を. が れ て い るた め,翼 2.可. 変 ピ ッチ 角 機 構. え ば,各. 本 風 車 を 上 か ら見 た 概 略 図 を 図1に の 前 縁 側 の節 を 点P1,後 中 心 を 点0,第2回 lmの 第1リ. こで,翼. 縁 側 の 節 を 点P2,第1回. 転 軸 中 心 を 点Oeと. ン ク と長 さ4の 第2リ. OOe,P1.P2間. 示 す.こ. 転軸. す る。各 節 は 長 さ. ン ク で 連 結 され て お り,. は そ れ ぞ れ 長 さleの 偏 心 リ ン ク,長. 翼 部 リ ン ク と して 扱 うこ とで4節 い る.風 車 の 回 転 角 ψ は,偏. さlcの. リン ク機 構 を構 成 して. 心 リン ク と第1リ. ン ク が成. ン ク の長 さ を,. 中心 に回. ン ク と翼 後 縁 部 が 繋. が 正 弦 的 に 揺 動 す る こ と に な る.例. リ ン ク 長 さ をlm=373mm,ls=365mm,lc=85mm,. le=22mmと. して,点Oeが. Rω/V,R:ロ. 下 流 側 に あ る場 合 の 周 速 比λ[=. ー タ 半径,ω:風. 風 車 回 転 数,V:風. 車 角 速 度(=2πN/60),N:. 速]が2.0に. お い て,風 車 が 一 回 転 した. 時 の 風 車 回 転 角 度 ψと翼 の ピ ッチ 角 αp及 び 流 入 風 に 対 す る 翼 の 迎 角 αvの 関係 を 図2に. 示 す.同. 図 中 には固 定 ピ ッ. チ 式 の 翼(取 付 角 αc=0°)に お け る 迎 角 αfの 変 化 も示 す. こ こ で,翼. の ピ ッチ 角 αpの 変 動 の 平 均 値 は αc,振. 幅は. 中 心 と して. ±αwで あ る.図2で 示 した リン ク長 さ の 組 み 合 わ せ で は,. の 取 付 角 αcと 振 れ 角. 取 付 角 αc=11.9°とな り,風 車 が1画 転 す る 問 に 翼 は 点P1. す 角 と し,本 風 車 を 上 か ら見 た と き,点0を 反 時 計 回 り を正 回 転 方 向 とす る.翼. αwは リン ク 長 さ を変 え る こ とで,任 意 の 角 度 に設 定 が 可. を 回 転 中 心 と して,正 る.固. 弦 的 に振 れ 角 αw=±15.0° で 揺 動 す. 定 ピ ッチ 式 の 翼 の 場 合,周. れ に 対 す る 迎 角 αfは‑30°. 速 比 λ=2.0に. お け る流. 〜30° ま で 変 化 す る.こ の 変. 動 す る 迎 角 を 小 さ くす る た め に 可 変 ピ ッ チ 角 機 構 を 用 い る こ とで,迎. 角 αvは‑4.11°. 合 よ り も小 さい 変 動 とな る.し. 〜33.1° と 固 定 ピ ッチ の 場 た が っ て,翼. の迎 角 を最. 適 な 角 度 に維 持 す る こ とが 可 能 に な る.. 3.翼. の 揺 動 に 要 す る動 力. 本 リ ン ク機 構 に よ る 翼 の 揺 動 に 費 や す 動 力 を,図3の よ うに 翼1枚 Oを. に お い て 点P1を. 中 心 と した 回 転 座 標 系 と点. 中心 と した 回転 座 標 系 の2つ. で 考 え る.ま. ず,翼. が. 点P1を 中心 と した 回転 運 動 とす る場 合,翼1枚 の 慣 性モ ー メ ン トを 為 と して ,翼 が 角 加 速 度 βbで 揺 動 す る た め に 必 要 な トル クTbは 式(1)で 与 え られ る. Fig.1 Variable-pitch. angle mechanism Tb=Ibβb. 点0を. (1) 中 心 と した 回 転 座 標 に お い て,原. 1リ ン ク が 一 定 の 角 速 度 ω(=dφ/dt)で. Fig.2 pitch. Vahation angle. Joumal. of. αp with. the. angle. blade. of. azimuth. atbck angle. αf,αv. and. 動 節 で あ る第. 回 転 して い る 時,. the. Fig.3 Analysis model of four-bar linkage. ψ for λ=2.0. of JWEA ―130―. 2008年.

(3) 可変 ピッチ式直線翼垂直軸風車 にお ける翼の揺動 による動力損失. 中 間節 で あ る 翼 部 リン クlcの 角 速 度(揺 動 角 速 度)ωb,角 加 速 度(揺 動 角 加 速 度)βbは 原 動 節 の 位 置 ψ の 関 数 と して, 以 下 の よ うに表 せ る. 図3中. の 点P2の 位 置 に つ い て 角 度 γ,θ を 用 い て 式(2). の 関係 が 得 られ る.. (8b) (2). した が っ て,翼. をn枚. 有 す る風 車 が 一 回転 した 場 合 の翼. が 揺 動 す るた め の動 力PBは 式(2)を 時 間1で 微 分 し,式(3)を. 式(9)の よ うに な る.. 得 る.. (9) (3). 式(8a)よ りPbは ω の3乗 に 比 例 す る こ とに な る.つ ま り, 損 失 と して 作 用 す る翼 の 揺 動 に費 や す 動 力Pbは,翼. こ こ で ωb(=dγ/dt),ωS(=dθ/dt)は,そ. れ ぞれ翼 部 リン. 性 モ ー メ ン ト 為ま た は 風 車 回転 数Nが. ク と 第2リ. 解 け ば 両 者 は)求. 加 す る の で,風. ン ク の 角 速 度 で あ り,式(3)を. め ら れ,式(4),(5)の. 車 出 力Pが. の慣. 大 き く な る ほ ど増. 低 下 す る と予 想 され る.. よ う に な る.. 4.実. (4). 験装 置 お よび実験 方法. 供 試 翼 の 仕 様 を 表1に. 示 す.実. 験 に は 製 作 が 容 易 で,. 慣 性 モ ー メ ン トを簡 単 に 変 え る こ とが で き る翼 弦 長c= 200mm,翼. (5). 厚2mmの. 平 板 翼 を 用 い た.翼 の 慣 性 モ ー メ ン. トを変 え る た め に,翼 の材 質 を 鉄 とア ル ミの2種 類 と し, さ ら に,回 転 中 心 点P1を. 翼 中 央 及 び 翼 前 縁 方 向 に70mm. した が っ て,原 動 節 の角 度 ψ と角 速 度 ω が 与 え られ る と,. 移 動 させ た.ま. 連 立 方 程 式(2)か ら角 度 γ,θ が 定 ま り,こ れ らの 値 を 式. な 実 験 で 求 め た.図4の. (4),(5)に 代 入 して 翼 部 リン ク と第2リ. ン ク の 角 速 度 ωb,. た 糸 を 巻 き つ け,錘. ωSが 算 出 で き る.ま た 同 様 に,式(3)を. さ ら に 時 間1で 微. 下 時 間1を 測 定 し,錘 の 落 下 加 速 度aを. 分 して 式(6)が 得 られ,第2リ る こ とで,翼. た,供 試 翼 の 慣 性 モ ー メ ン トは 次 の よ う よ うに,翼. を 高 さHか. の 回 転 軸 に錘 が付 い. ら落 下 させ,そ. ン ク の 角 加 速 度 βsを 消 去 す. 部 リン ク の 角 加 速 度 βb(=d2γ/dt2)が. の時 の落. 式(10)で 得 る.. (10). 式(7). 錘 の質 量Mと. の よ うに 得 られ る.. 落 下加 速 度aか. ら糸 にか か る張力 男 は式. Table 1 Blade specification. (6). (7). 以 上 の こ とか ら,翼1枚. の 揺 動 に必 要 な 動 力Pbは. 式(8a). の よ うに な る.. (8a) た だ し,. Vol.32,No.2 ―131―. 風 力 エ ネ ル ギー.

(4) (11)の. ±12.2°,±15.0° とす る条 件 で 揺 動 させ た.風. よ う に 表 さ れ る.. (11) gは. 重 力 加 速 度 で あ る.式(10),(11)よ. り翼 の 慣 性 モ ー. メ ン トIbは 式(12)で 算 出 で き る.な お,表1の. 値 は風 車. 車 トル クTw. は,風. 速Vを. 一 定 と し,モ ー タ に つ な が れ た 風 車 の 回 転. 数Nを. イ ンバ ー タ で 制 御 し,ト ル ク 計(TEACTQ‑AR5N). を 用 い て 測 定 した.そ. して,風. 車 出 力P(=Twω)及. 力 係 数Cp(=P/ρRhV3,ρ:空. び出. 気 密 度)を 算 出 した.. 運 転 に 必 要 な 取 付 金 具 を含 む 翼 ブ レー ドの 慣性 モ ー メ ン トで あ り,糸 巻 き な ど の 翼 以 外 の 軸 や 取 付 金 具 の慣 性 モ ー メ ン トを 事 前 に 測 定 し ,差 し引 い て い る.. 風 洞 実 験 は 図5に. お,風. 性 は 土1.8%以. 示 す よ うな 断 面 寸 法W1200mm×. 機 械 損 失 をPM,揺. 車 が 風 か ら得 る エ ネ. ー タ の 空 気 力 学 的 損 失 をPa,. 動 に よ る動 力 損 失 を 馬 とす る と,次. 式 で 与 え られ る.. の 測 定 断 面 に お け る速 度 分 布 の 一 様. 下,乱 れ 強 さ は0.8%以. で使 用 し た風 車 は,翼 枚 数n=3枚,ロ 翼 ス パ ン長 さh=800mmで で,ソ. 5.1動 力 損 失 の 評 価 方 法. ル ギ ー をPw(=ρRhV3),ロ. 測 定 部 を 持 つ 開 放 型 回流 式 風 洞 で 行 っ た.な. 速V=6m/sで. 験結 果 お よび考察. 可 変 ピ ッチ 式 風 車 の 出力Pは,風. (12). H1200mmの. 5.実. ー タ 半 径R=400mm,. あ る.翼 弦 長c=200mmな. リデ ィ テ ィ σ'(=nc/R)=1.5に. を αc=11.9° と一 定 に し,振. (13). 下 で あ っ た.実 験. な る.翼. こ こ で,Blade(1)とBlade(3)の の. は,取 付 角. れ 角 の 範 囲 を αw=士9.5°,. 風 車 出力 を 、P1,P3と す る.. 風 車 の ス ケ ー ル 及 び 揺 動 条 件 な ど が 同 じ場 合,風 車 のPw, Pa,PMは. 等 し く な る の で,P1とP3は. か し,動 力 損 失 が含 ま れ る の で,実 モ ー メ ン トが 大 き いBlade(3)の 式(14)の よ うに,翼. 際 の 出 力 は 翼 の慣 性. 風 車 の 方 が 小 さ く な る.. の 揺 動 に よ る動 力 損 失 の 差 ΔPBはP1. とP3の 差 で 求 ま る.以 後,各 の 動 力 損 失 を評 価 す る.出 由 は,平. 同 じ値 に な る.し. 風 車 の 出 力 差 に よ り翼 揺 動. 力 差 で 動 力 損 失 を評 価 した 理. 板 翼 の 固 定 ピ ッ チ 式 風 車 が 回 転 し な い た め,そ. の 出 力 特 性 を基 準 と した 相 対 的 評 価 が 出 来 な い か らで あ る.. (14) 5.2翼 の 慣 性 モ ー メ ン トの 影 響. Fig.4 Experimental apparatus for the measurement of moment. 本 風 車 の 仕 様 で 効 率 が 良 か っ た 揺 動 条 件 の αc=11.9°,. of inertiaof a blade. αw=±15.0°に お い て,風. 速V=8m/sで. の ピ ッチ 角 条 件 翼. の 慣 牲 モ ー メ ン トを変 化 させ た 場 合 の 出力 係 数 を 図6に 示 す.慣. Fig.6. Fig.5 Experimental apparatus for the wind tunnel test. 性 モ ー メ ン トが 最 も小 さ く,翼. Effect. coefficient. Journal of JWEA ―132―. Cp. of. inertia. moment. of. for αc=11.9°,αw=±15.0°and. の回転 位 置 が翼. blades. on. power. V=8.0m/s. 2008年.

(5) 可変 ピッチ式直線翼垂直軸風車 にお ける翼の揺動 による動力損失. 中 央 で あ るBlade(1)は,λ=0.75付 9%を. 示 した.し. 近 で最 大 の出力係 数. 小 さ く,振 れ 角 αwに よ る差 異 は あ ま り見 られ な い.し か. か し,翼 の 材 質 を 鉄 に して 慣 性 モ ー メ. し,高 い 回 転 数 に な る と振 れ 角 が 大 き い αw=土15.0° の 方. ン トを 増 加 させ たBlade(3)で 下 した.ま して,慣 は,顕. た,翼. はBlade(1)よ. り も出 力 は 低. の 回 転 中心 を 翼 前 縁 方 向へ70mmず. 性 モ ー メ ン トを増 加 させ たBlade(2),(4)の. ら 場合. 著 に影 響 が 現 れ て お り,λ ≧0.4で 急 激 な 出 力 低 下. が 生 じた.こ. が ΔPBは 大 き くな る こ とが 分 か る.出 力 係 数 が ピー ク と な る 回 転 数N=110rpmの. 出 力 差 ΔPBの 値 は,振 れ 角 αw. が3° 小 さ く な る と13%程. 度 低 下 す る た め,高 回 転 数 域. で は,翼 を 大 き く揺 動 させ な い こ とが 望 ま しい と い え る.. の 結 果 よ り,翼 の 慣 性 モ ー メ ン トが 可 変 ピ. ッチ 式 風 車 の 出 力 に影 響 す る とい え る. 5.3振 れ 角 の 影 響 Blade(1),(3)に お い て,翼. の 取 付 け角 をαc=11.9° と し,. 振 れ 角 αwを 変 化 させ た 場 合の 出 力 係 数 を 図7に 力 係 数 は,αw=±15.0° 速 比 が1〜2程. の 条 件 に お い て 最 大 と な っ た.周. 度 で は,図2に. 変 動 す る た め,翼. 示 す.出. 示 し た よ うに 迎 角 が 大 き く. の ピ ッチ 角 変 化 も 大 き く変 化 させ て,. 迎 角 変 化 を 出 来 るだ け 小 さ くす る こ と で性 能 が 向 上 す る とい え る.し. か し,λ>1.1の. 激 に 低 下 し,αw=土15.0°. 高 周 速 比 に な る と出 力 が 急. の 出 力 係 数 は,最. 終 的 に αw=. 土12.2°,士9.5° よ り も小 さ くな っ た.こ の よ うに,αwが. 小. (a)Blade(1). さい ほ ど高 周 速 比 域 の 出 力 曲 線 の 傾 き が な だ らか で あ る. こ の傾 向 は,図7(b)に. 示 すBlade(3)の. 方 が 顕 著 に 現 れ た.. 振 れ 角 を 小 さ く す る こ とで 翼 の揺 動 に よ る動 力 損 失 が 小 さ くな る とい え る. 5.4風 速 の 影 響 翼(1),(3)で,ピ 合 に お い て,風. ッチ 角 条 件 αc=11.9°,αw=土15.0° の 場 速 を 変 化 させ た 場 合 の 出 力 係 数 を 図8に. 示 す.風. 速V=4m/sの. っ た.こ. れ は,レ. 方 がV=8m/sよ. り も効 率 が 低 く な. イ ノル ズ数 が低 下 す る と翼 に 生 じ る流. 体 力 が 減 少 し9),出 力 が 低 下 した と考 え られ る. 5.5風 車 回 転 数 の 影 響 Blade(1),(3)で を 図9に. の 風 車 の 出 力 差 ΔPBと 回 転 数Nの. 示 す.翼. の揺 動 に よ る動 力 損 失 は,風. 関係. (b)Blade(3). 車 回転数. に 依 存 して お り,回 転 数 が 増 加 す る と動 力 損 失 も急 激 に. Fig.7Effect. 増 加 す る.こ. coefficient. の こ とか ら,本 風 車 は 低 回 転 数 で 運 転 す る. of blade Cp. pitch. angle. for αc=11.9°and. amplitude. αw on power. V=8.0m/s. こ とが 望 ま しい とい え る. 次 に,Blade(1)とBlade(2),(3)と 図10に. の 出 力 差 の 値 ΔPBを. 示 す.ま た,図 中 に は慣 性 モ ー メ ン トの値 と式(9). か ら求 め た 計 算 値 を 実 線 で 示 して い る.理 論 値 で あ る 実 線 のΔPBは,風. 車 回 転 数 の3乗. の 直 線 が 描 か れ る.実 て い な い が,低. に比 例 す る た め,傾. き3. 験 デ ー タ と理 論 値 は 完 全 に一 致 し. 回 転 数 域 に お け る実 験 値 の傾 き は3.00で. あ る こ とか ら,傾 向 は ほ ぼ 一 致 して い る とい え る.ま た, Blade(1)とBlade(3)の. 出 力 差 に対 し,翼 の 慣 性 モ ー メ ン. トの 変 化 が 大 き いBlade(1)とBlade(2)の. 出力 差 の方 が. ΔPBは 大 き い. 図11に,各. 振 れ 角 αwに お け るBlade(1)とBlade(3)の. 出力 差 ΔPBの 変 化 を示 す.低. Fig.8Effectof wind speed on power coefficient Cp. い 回 転 数 に お い て はΔPBが. Vol.32,No.2 ―133―. 風 力 エ ネ ル ギー.

(6) この よ うに,可 変 ピ ッチ式 風 車で は,翼 を最適 な角 度. Symposium on Transport Phenomena (Daejeon, KOREA),. で揺 動 させ る こ とで性 能 は 良 くな るが,揺 動 に費 やす 動 力 は翼 の振れ 角,翼 の慣性 モ ー メ ン トと風 車 回転 数 に依. ISTP18-316,pp.1834-1839, (2007-8). 9). Quanhua Sun and Iain D. Boyd, Flat-plateaerodynamicsat very. 存 す るので,本 風 車 の実 用化 に向 けて,そ れ らを考慮 し. low Reynolds number, J.Fluid Mech. (2004), vol.502,. てい く必 要が あ る.具 体 的に は,風 車 半径 を増大 させ て,. pp.199-206.. 低 回転数 で運 転 させ るこ と,翼 の軽 量化 お よび揺 動軸 を 翼 の重 心へ近 づ け る こ と,高 速 回転 時 には な るべ く揺 動 させ ない よ うな工夫 な どが必 要で あ る. 6.結 論 4節 リンク機構 を用 いた 可変 ピ ッチ式 直線 翼垂 直軸 風 車 にお け る翼 の揺動 が風 車 出力 に与 える影 響 を理 論 計算 と風洞 実験 に よ り調 べ,以 下 の結果 を得 た. (1)翼. を揺 動 させ る こ とで,周 速 比 が 上昇 す る に従 い. 揺 動 に よる動力 損 失 が急激 に増 加 す るこ とを示 した. (2)低. 回 転数 域 にお い て,翼 の揺 動 に よる動力 損失 は. 風車 回転数 の3乗. に比 例 し,理 論 計算 と傾 向 が一致. す る こ とを示 した.さ らに,翼 の慣 性モ ー メ ン トが. Fig.9Difference in powers vs.rotational speed(Blade. 増 加 す る と風 車 出力 が低 下す るこ とを 明 らか に した.. (1)‑Blade(3)). (3)振. れ 角 を大 き くす る こ とで,翼 の揺 動 に よ る動 力. 損 失 が増加 す るこ とを示 した. なお,本 研 究 の一 部 は 日本 学術 振 興会 科学 研究 補助 金 及びNEDOの. 大 学発事 業創 出実 用化研 究 開発費 の助 成 を. 受 けた.こ こに記 して謝 意 を表す. 参考文献 1). 上田, NEDO関. 連プロジェク トの進歩状況 と成果, 第29. 回30周 年記念風力エネルギー利用シンポジウム講演論文 集(2007‑11), pp38‑44. 2). Noll, R.B. and Zvara,J., High-reliability Vertical-Axis Wind Turbine, Proceedings Small wind Turbine Systems 1981,. 3). (1981-5),pp.17-28. Spera,D.A., WindTurbineTechnology,(1981),ASME Press.. 4). Pawsey,N.C.K., Development and Evaluation of Passive. Fig.10Difference inpowersvs.rotational speed(Blade (1)‑Blade(2)and Blade(1)‑Blade(3)). Variable-PitchVerticalAxis Wind Turbines, PhD Thesis, Univ. New SouthWales,Australia,(2002). 5). Vandenberghe,D.and Dick,E., A Theoreticaland Experimental Investigationinto the StraightBladed VerticalAxis Wind Turbine with Second Order Harmonic Pitch Control, Wind Engineering, Vol.10,No.3, pp.122-138,1986.. 6). 森 永 ・曾 禰 ・田村, 鉛 直 軸 可 変 ピ ッチ 風 車, 論 文 集(B編). 7). 49巻443号(1983‑7),. 日本 機 械 学 会. pp.1410‑1419.. 関 ・牛 山, さ らな る風 を求 め て 垂 直 軸 風 車(基 礎 ・設 計 か ら 応 用 ま で), パ ワー 社 (2008), pp81‑82.. 8). Fig.11 Effect of blade pitch. Kiwata, T.,etal.,Performanceof a Vertical‑Axis Wind Turbine. difference in powers. angle. amplitude. (V= 8m/s). withVariable‑Pitch Straight Blades,Proc.of 18thInternational Journal. 2008年. of JWEA ―134―. on.

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