HiKaLo Books No.7 研究紹介

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足利工業大学

　　　　　 足利工業大学　機械工学科　教授　牛山　　泉
足利工業大学総合研究センター　客員教授　西沢　良史


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1.	はじめに

2.	低回転型風車ブレードの最適形状に関する試作研究
	2-1.	緒　言
	2-2.	供試風車のブレード形状
	2-3.	供試風車の性能試験
	2-4.	実験結果および考察
	2-5.	結　言

3.	おわりに

２．低回転型風車ブレードの最適形状に関する試作研究

2-1.緒　言

　本研究で扱う風車はマイクロ風力発電機用であるが、現在市販されているプロペラ型マイクロ風力発電機の風車の場合、ブレードの高性能（高Cp値）を得るために、３枚翼風車では、理論的には周速比を５～６に設定して設計しなければならず、その結果、風車回転数は、風車直径1[m]で定格風速10[m/s]の風車の場合に1000[rpm]以上を必要としていた。その周速比の高さ、つまり回転数の高さから風車が回転するときに発生する騒音や振動が大きくなり、遠心力の増大によるブレードの破損、各接合部における高振動の繰返し荷重による亀裂の発生などがみられた。

　また、マイクロ風力発電機におけるブレードは低レイノルズ数（以下、Re数）領域でその性能を十分に発揮しなくてはならないが、一般的にロータ半径が小さくなるほどRe数は小さくなり、Re=１×10５を境目にして風車性能に大きな差が発生する事が判明している。（１）よって、Re=1×10５付近で高い揚力係数 CL と低い抗力係数 CD を有するブレード形状を選定しなければならない。よって、本研究では、上記の問題を考慮し、風車回転数を大幅に下げたものを設計・試作しその結果からブレード性能の評価を行うとともに、翼型の違いによる CD 値の変化が風車ブレードにどのような影響をおよぼすかを実験的研究により確認した。