Study on wake measurement of wind turbine by particle image velocimetry (PIV) using snowfall

利用降雪粒子图像测速（PIV）测量风力机尾流的研究

• 批准号: 21H01413
• 负责人: 本田 明弘
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Hirosaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01413/
• 关键词: 風車; 後流; 降雪; 可視化; 粒子画像流速測定法; PIV

2021年度は、以下の項目に関して実施して①当初計画していた現地実験に用いる機材に関する調達、調整、治具などの製作：撮影機材の仕様見直し及び調達は完了。レーザー投光器の調達及び現地での移動を考慮した治具の設計、製作を完了。レーザー投光器からの円筒状の光源を扇形の平面的な光面に変換する方法に関する試作の結果、偏光板を用いる事で調達も実施できた。②現地実験に係る関係者との調整：津軽半島および下北半島における風車の候補を調査し、マイクロ、小型、大型風車の所有者に協力要請を行い了解を得た。ただし、ナセルへの投光器の搭載に関しては風車の安全上の課題があるために、実現可能か否かは継続して議論を進める事とした。搭載が難しいと判断された場合には、タワー頂部付近からの光源照射が可能な代替手段を検討する。③予備実験：降雪が例年よりも遅れたために、現地での予備実験の着手に遅れが生じたが、津軽半島のマイクロ風車（出力：5ｋW)、小型風車（出力：20ｋW)に関して、タワー基部から投光器で照明を照らした予備実験を実施した。その結果、マイクロ風車では地吹雪で地表に降り積もった雪が低高度での密度が高く、更に風車回転速度が速いために、通常の一眼カメラを用いた可視化の対象としては必ずしも適当ではないことが判明した。また、小型風車（出力20ｋW)を対象に同様な予備試験を実施したところ、比較的広い範囲で後流が見える可能性があることがわかった。更に大型風車（出力1.5MW)の風車では、積雪により機材の設置ができない状況も判明した。

在2021财年，进行了以下项目，（1）完成了最初计划的本地实验的采购，调整和其他设备：完成射击设备的规格和采购。考虑到激光泛光灯的采购以及地面上的运动的设计和生产已完成。由于原型将圆柱光源从激光泛光灯转化为风扇形的平坦表面的方法，还通过使用偏振板进行了采购。 （2）与与当地实验有关的利益相关者的协调：我们调查了Tsugaru半岛和Shimokita半岛上风车的候选人，并要求微型风车的所有者合作。但是，关于在NACEL中安装洪水，风车有一项安全任务，因此它将继续讨论是否可以实现它。如果确定难以安装，请考虑可以从塔顶照射光源的替代手段。 （3）初步实验：由于降雪的延迟比平时延迟，在现场开始初步实验会延迟，但是从塔的基座上涉及微型风车（输出：5 kW）和小型风车（输出：20 kW：20 kW ）在Tsugaru半岛上。结果，事实证明，微型风车不一定适合使用普通的单镜头摄像头可视化，因为在地面暴风雪中落在地面上的雪很高，并且绕组速度更快。此外，针对小型风车（输出20 kW）进行了类似的初步测试，发现有可能在相对较宽的范围内看到后流。此外，还发现由于大型风车中的降雪无法安装设备（输出1.5MW）。