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流体シュミレーションなのですよ! 

しばらく更新していなかったことお詫び申し上げます。
体育祭&研究発表直前で疲労困憊のらってんです。

「俺・・・体育祭終わったら結婚するんだ」みたいな状態。
死亡フラグたちまくり。脂肪フラグとか言わない

このまえの台風12号が日本を横断している間は

「うおおお風車が勢い良くまわっているぞおおおお!データ記録だ!」

ということで夜中関係なしで2時間おきに設定をいじりながらデータの収集をしました。
長崎では風速が最大で10m/sくらいで、さらに台風の移動速度が遅かったので4日間ほどたっぷりとデータがとれました。

しかし和歌山と奈良、三重は大変でしたね・・・
死者100人以上って大変どころのさわぎじゃないですね
亡くなった方のご冥福をお祈りします。

今回収集したデータは
①プロペラ型風車の発電量
②ジャイロミル型風車の発電量
③風向(角度)
④風速(無指向)
⑤各風車の回転数

です。解析してみたところ、非常に興味深い結果が・・・
詳しくは後日ということで。(野比太的後回し)

今日は野外実測の事前に行った流体シュミレーションの画像等を紹介しようかと。今回はあくまでも「画像」です。シュミレーションで求めたトルク変化率のグラフ等は後日。
ANSYS社 ANSYS-CFX 13.0を使用(ソフト)。
まずはプロペラ型風車のモデル。
model7.jpg

実際に制作して実測に使用した風車と同じ大きさ、同じ形です。
ねじれ角度は本物同様、20°

ジオメトリの一環でこれのまわりに以下のようなものを作ります。
model11.jpg

プレ作業で計算の条件をつけるので、その準備みたいなものです。
A面から風が入ってきてB面から出ていく・・・とかとか
プロペラのほうは風向きが変わった時のエネルギー損失を調べるために風向きを変えられるようにしてます。
計算条件は

風速V=6m/s
周速比φ=2
計算格子数 約365万点
回転数n=Vφ/2πR ≒270[rpm]

計算した結果のベクトル図はこんな感じ
これは風が正面から当たっているとき。

6_bladed_0deg_v.jpg

次にこれは風が正面から45°の方向で吹いているとき。
横に流れている感じが伝わるかな・・・
わからない?ハハッ(甲高い声で)
6_bladed_45deg_001.jpg

まあ、画像で解析する研究ではないので・・あくまでも数値目当て
お次は圧力分布図。最初は正面風。
「キレイダナー(;∀;)」

6_bladed_0deg_p.jpg

で、45°のほう。実際は0~45°まで5°刻みで計算をしてます。
うーん・・乱れてるねぇ・・・(←解説になってない)
6_bladed_45deg_p.jpg

次にジャイロミル型いってみよー

ジャイロミル型風車では一番人気のNACA6521翼です。日本ではひねくれた研究者がもっと細い翼を使っているのを見かけますが、海外ではこれが定番です。
ネットで座標データを入手して、手動で一点一点丁寧に数値を打ち込んでモデルを作成・・・。
究極にめんどい
800px-NACA_6521_svgのコピー

そしてできたのがこれ。
model5.jpg

もうゴールしてもいいよね・・・(ダメです)
計算条件はプロペラ型とはちょっと違ってこんな感じ

風速V=6m/s
周速比φ=2
計算格子数 約275万点
回転数n=Vφ/2πR ≒455[rpm]

model2.jpg

これが周りのかこい。薄いのは気にしない。
分厚くしたら計算が一週間くらいかかってしまう!
おきまりのベクトル図はこちら。面倒なので圧力分布と一緒に表示。
(注:色基準がさっきのプロペラ型とは違う)

NACA6521_10deg_6_2_h_min_v.jpg

カルマン渦キタ━━━━━━(゚∀゚)━━━━━━ !!!!!
かわいいよカルマン・・・・カルマンェ・・
揚力が発生しまくってるのは一目瞭然。
相変わらず解説なってねえ・・・

IMG_0dsd990.jpg

ちなみにこれが風車セット。真ん中のが風速・風向計。
土台は木で自作。鉄管は親戚の一級建築士の自宅にあったものを頂きました。
学校屋上です。台風中のデータ記録は学校の許可が下りなかったので家でやりました。
これは学校に先日設置した時の写真。
映っている人物はわたくし、らってんでございます。

この場を借りて風車土台や記録機材の運搬を手伝ってくれた同級生のエロゲ廃人にお礼を申し上げます。本当に暇だということがよくわかりました。



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