2011.2.25 2011.3.24 2011.5.26 2011.6.16 2015.10.5 2015.10.6 数値風況予測モデル RIAM-COMPACT®を用いた レンズ風車周辺気流の大規模計算 ー発電量予測ー 九州大学 応用力学研究所 内田 孝紀 [email protected] 092-583-7776 計算条件など① 一様流 3D (奥行方向も3D) 原点x=y=z=0 原点x=y=z=0 1.5D D 発電量予測とウエイクの挙動の把握 を目的とする！ 10D ■MX=741 ■MY=401 ■MZ=401 合計：約1億2千万点 Δxmin=Δymin=Δzmin=0.005D (注意：実際の計算では0.5Dが代表スケール) 計算機環境 ・応用力学研究所計算機室所有 のスパコン SXSX-ACE （NEC製） NEC製） ・Memory 約26GBを使用 26GBを使用 ・ファイルサイズ 約7.5GBを使用 7.5GBを使用 計算条件など① 一様流 3D (奥行方向も3D) 原点x=y=z=0 原点x=y=z=0 D 1.5D ■MX=741 ■MY=401 ■MZ=401 合計：約1億2千万点 Δxmin=Δymin=Δzmin=0.005D ウエイク挙動の把握を目的とする！ 10D 計算機環境 ・応用力学研究所計算機室所有 のスパコン SXSX-9F （NEC製） NEC製） ・6CPUを利用 (P6 Job) 6CPUを利用(P6 ・Memory 約26GBを使用 26GBを使用 ・ファイルサイズ( ・ファイルサイズ(uvwps.dat) uvwps.dat) 約7.5GBを使用 7.5GBを使用 計算条件など② 一様流 Cii diffuser : つば10％ メモ ADM(アクチュエータディスクモデル) アクチュエータディスクモデル)の範囲： ■i=199～203, 厚さ0.02D ■j=101～301 ■k=101～301 矩形格子近似法を用いるため， 若干厚めにモデル化した！ 周速比：λ=4（最適） 実験に使用した風車模型 z y x y MEL翼をベース に翼根を厚翼に 改良 気流計測を実施 x ロータ直径D=1(m) 配慮点 ◎翼のコード長に対するレイノルズ数の低下を避けるため， ◎翼のコード長に対するレイノルズ数の低下を避けるため， ロータ直径D=1(m) の風車模型を使用． ロータ直径D=1(m)の ◎ブロッケージの影響を避けるため，側壁と上壁は外して 実験を実施． Flow 2D 4D Near wake 6D Uref=8(m/s) 8D 10D Far wake ロータ直径に基づいたレイノルズ数 Re(=UrefD/ν)≒5×105 気流計測システム Motor I-type hot wire 一様流入風速：8[m/s] サンプリング周波数：500[Ｈｚ] サンプリング時間：30[s] 取り込みレンジ：±10[V] FFT analyzer CTA unit and Linearizer PC Rotational speed control system AD converter 風車模型の出力特性(風速8m/s時) アニメーション アニメーション 最適周速比（λ=4） 回転数(611rpm) 失速周速比（λ=1.5） 回転数(230rpm) 実験対象 応研所有のスパコン NEC SX-9F 計算結果① 計算開始直後の様子：全体図 速度：1.8 u/Uin 速度：-0.8 主流方向速度成分のコンター図 計算結果② 速度：1.8 計算開始直後の様子：拡大図 主流方向速度成分のコンター図 u/Uin 速度：-0.8 速度：1.25 計算結果③ u/Uin 速度：-0.15 十分に流れ場が発達した状態：全体図 主流方向速度成分のコンター図 計算結果④ 風レンズ風車 風車単体 風車後流10Dにおける速度ベクトル図の比較 計算結果⑤ 十分に流れ場が 発達した状態：全体図 風レンズ風車 風車単体 円盤 主流方向速度成分のコンター図 計算結果⑥ 時間平均場(t100-200) ：全体図 風レンズ風車 風車単体 円盤 主流方向速度成分のコンター図 計算結果⑦ 時間平均場(t100-200) 風レンズ風車 主流方向速度成分の分布 計算結果⑧ 時間平均場(t100-200) 風車単体 主流方向速度成分の分布 計算結果⑨ 時間平均場(t100-200) 円盤 主流方向速度成分の分布 計算結果⑨ 風レンズ風車 風車単体 円盤 時間平均場(t100-200) 1D 主流方向速度成分の分布 計算結果⑩ 風レンズ風車 風車単体 円盤 時間平均場(t100-200) 5D 主流方向速度成分の分布 計算結果⑪ 風レンズ風車 風車単体 円盤 時間平均場(t100-200) 10D 主流方向速度成分の分布 再計算 計算結果① スパン中央断面における主流方向速度成分の分布 計算結果② スパン中央断面における主流方向速度成分の分布 計算結果③ スパン中央断面における主流方向速度成分の分布 計算結果④ スパン中央断面における主流方向速度成分の分布 計算結果⑤ Cwの時系列プロット 計算結果⑥ Lens turbine 0.72 Bare turbine 0.38 広範囲のλに対する Cwのプロット
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