著者

菊池 孝高 木綿 隆弘 河野 孝昭

出版者

一般社団法人 日本機械学会

雑誌

日本機械学会論文集 (ISSN:21879761)

巻号頁・発行日

vol.86, no.887, pp.20-00132, 2020 (Released:2020-07-25)

参考文献数

18

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The present paper describes the performance of a micro undershot water wheel for the power generation in a snow drainageway with the Froude number of 2 to 3. In order to optimize the installation conditions of the undershot water wheel and its arc blade, the effects of blade inlet angle β and the submerged blade height hc on the performance of the undershot micro water wheel has been investigated by field test at Shiramine district in Ishikawa Prefecture. Furthermore, two-dimensional computational fluid dynamics (CFD) has been performed using ANSYS Fluent to be shown clearly the flow of inside and outside of the undershot water wheel and its power. The water wheel has a diameter of D = 600 mm and a width of W = 410 mm. In the snow drainageway, the Froude number is Fr = 2.15 to 2.42. The CFD result of the change of the maximum power coefficient CPmax with the blade inlet angle of β agrees with the experimental one qualitatively. In the case of the submerged blade height hc/D = 0.10, the blade inlet angle β has little influence on the power coefficient CP. In the case of hc/D = 0.20 and 0.29, the peak value of the maximum power coefficient is CPmax = 0.37 and 0.27 at β = 18° and 24°, respectively. The relation between the flow in the water wheel and the generation of torque has been clarified by CFD. The negative torque generates at the rotation angle of water wheel θ = 0 ~ 40° because the separated flow from the tip of blade collides against the back of the blade. The positive torque generates at θ = 45 ~ 110° to apply the drag force by the main flow. The positive torque also generates by the water flow passing through the blades for θ = 135 ~ 210°.

著者

岡島 厚 大津山 澄明 永森 稔朗 中野 智仁 木綿 隆弘

出版者

一般社団法人日本機械学会

雑誌

日本機械学會論文集. B編 (ISSN:03875016)

巻号頁・発行日

vol.65, no.635, pp.2196-2203, 1999-07-25

被引用文献数

19

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Flow induced in-line oscillation of a structure with a circular or rectangular section was experimentally studied by free-oscillation tests in a wind tunnel. Detailed data of response amplitude of various cylinders have been acquired in a wide range of the reduced mass-damping parameter (Scruton number), by free-oscillation tests of two-dimensional cylinder spring-mounted to oscillate as a rigid cylinder. Flow induced in-line oscillation of the cylinder is certified to have two types of excitation mechanism; one is the so-called wake breathing effect accompanied with a symmetric vortex street and the other is the vortex excitation at a half of the critical reduced velocity. Also a fixed splitter plate was mounted behind a cylinder to eliminate the vortex shedding of alternate vortices from the cylinder, after Aguirre's experiments, and the results were compared with those without a splitter plate. As a result, we can classify the flow induced in line oscillation of the circular or rectangular cylinder. For a circular cylinder and a square one, two types of excitation phenomena appear in each reduced velocity region, the thin rectangular cylinder with the side ratio b/h=0.4 suffers from the vortex excitation, and the elongated rectangular cylinder with the side ratio b/h=2.5, is subjected to the wake breathing effect accompanied with a symmetric vortex street. It is found that fluidelastic characteristics of two types of in-line oscillations are quite different; i.e., the response amplitude are very sensitive to the reduced massdamping parameter, during the in line oscillation with a symmetric vortex street, while the oscillation of vortex excitation are rather insensitive.

著者

岡島 厚 上野 久儀 溝田 武人 岡野 行光 木綿 隆弘 木村 繁男

出版者

金沢大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

1999

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工業プラントの配管内センサーに用いられるブラフな断面構造物の後流域は、流れの剥離による複雑な渦構造を呈し、構造物は後流渦によって様々な自励振動現象が生じる。高速増殖炉「もんじゆ」のナトリウム漏洩事故の主な原因であった低流速域で起こった流れ方向振動も自励振動の一つである。本研究は円柱や矩形柱断面柱などの構造物の流れ方向流力振動の発生機構に関し、風洞実験、水槽実験、数値シミュレーションによって、主として両端弾性支持円柱した自由振動試験によって、次のようなことを明らかにした。(1)振動する円柱及び種々な断面比の矩形断面柱周りの流れ(レイノルズ数Re=10^4)をスモーク・ワイヤー法によって可視化し、振動特性と流れパターンの対応を示し、共振流速の1/2を境にして二つの励振域において、それぞれ振動円柱周りの対称渦及び交互渦の鮮明な可視化映像を得た。(2)表面粗さを導入して、臨界域以上の高いレイノルズ数領域の円柱周りの流れを実現して、高レイノルズ数領域の渦励振の様相を明らかにした。臨界域では直角方向振動が極端に抑制されることを見出した。(3)矩形断面柱の流れ方向振動に関しては,断面比が小さく垂直平板に近い場合には交互渦による第二励振域が断面比が大きくなりアフターボディーが長くなると、対称渦を伴う第一励振域が支配的となることを明らかにした。(4)二自由度弾性支持円柱の流れ方向の流力振動時の対称渦及び交互渦の渦構造を数値シミュレーションして、それぞれの後流の三次元構造の様相には、相違があることなどを見出し、2つの励振現象は後流の交互渦の形成強さと密接に関係していることを示した。

著者

山田 達郎 木綿 隆弘 平居 聖朗

出版者

一般社団法人 日本風工学会

雑誌

日本風工学会年次研究発表会・梗概集 平成21年度日本風工学会年次研究発表会

巻号頁・発行日

pp.80, 2009 (Released:2009-07-07)

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本研究では,開発した可変ピッチ式H型ダリウス風車が風向に対して指向性を持つ特性を強風時の過回転を防止するヨー制御に利用することを目的として,メイン尾翼とサブ尾翼で構成される新型尾翼を考案した.本尾翼のヨーイング角速度,定常状態時の風向との角度(偏心角)を数値解析及び風洞実験により調べ,サブ尾翼のシャフトを長くすることで最大ヨーイング角速度を低下させることができる.また,定常時の偏心角が60°になるためのメイン尾翼とサブ尾翼のシャフト長さの比と面積の比の関係を明らかにした.