風レンズ効果（風エネルギーの集中）風レンズ効果（風エネルギーの集.pdfVIP

＊＊ 風レンズ効果（風エネルギーの集中）による風力発電の高風レンズ効果（風エネルギーの集中）による風力発電の高出力出力化化＊＊ 風レンズ効果（風エネルギーの集中）風レンズ効果（風エネルギーの集中）による風力発電の高による風力発電の高出力出力化化 Development of High-Performance Wind Turbine System by Wind-Lens Effect (Locally Concentrated Wind Energy) ○ ＊2 ＊3 ＊4 ＊5 大屋裕二 、 烏谷 隆 、 桜井 晃 、 井上雅弘 Yuji Ohya, Takashi Karasudani, Akira Sakurai, Masahiro Inoue １．はじめに 大学応用力学研究所の大型境界層風洞である。3.6m 風力による発電量は風速 の３乗に比例する。した1 幅ｘ2m 高さｘ15m 長さの測定部を有し、最大風速は がって風車にあたる風速を少しでも速くできれば大 30m/s である。ウッドラック、アクリル板、あるいは きな出力増加をもたらす。水力発電がダムによって アルミ板等を使用して角錐タイプや円錐タイプの 水のエネルギーを集中させることによって成立する 様々な中空構造体モデルを製作した。モデルは風洞 ように、風力発電においても、地形や構造体の流体 断面の中央部に吊り糸で支持し、トラバースに装着 力学的性質をうまく利用して風を増速させ、風エネ した熱線風速計と気流圧力計測用の静圧管を用いて ルギーを局所的に集中することができれば、風力発 中空体モデルの中心軸、あるいは周辺の風速分布U、 静圧分布p を計測した。静圧係数はC = (p-p )/(0.5 電の出力は大幅に増加し、発電適地は拡大し、発電 p ∞ 2 ρU ) と定義する。U は近寄り風速、ρは空気密度、 可能日数も増えることが予想される。このように積 ∞ ∞ p は静圧、p はU に対応する遠方上流での静圧であ 極的に風のエネルギーを風車に集めることは、いく ∞ ∞ つかの報告 1-5) に見られるだけで従来ほとんど研究 る。図１に実験概要を示す。模型の代表長さは入口 幅（径）で D=12cm から 40cm、実験風速は U =5m/s の対象とされてこなかった。 ∞ で、レイノルズ数はRe=4x104 5 高出力の風力発電システムの開発に関する本研究 ～1.3x10 である。また、 は、風のエネルギーを効果的に集めるにはどのよう 流れの可視化はスモークワイヤー法で行った。 にすればよいか、集められた風から有効にエネルギ ２?２ 数値計算法 流れの詳細を理解するた ーを取り出すにはどのような風車にすればよいかと めに連続の式とNavier-Stokes 方程式に対し差分法 いうことを一連の研究目的とするものである。「