垂直軸風力タービンのブレードエアフォイルに関する多目的最適化

垂直軸風力タービン（VAWT）は、その全方向性、低騒音、乱流条件への適応性、及び海上クラスター展開における高効率のために注目を集めています。VAWTは動的スタールに対してより敏感であり、これが性能と信頼性の低下を引き起こす可能性があります。適切なブレードエアフォイルを選択することで、性能と信頼性の両方を向上させることができます。本研究では、単一の垂直風力タービンブレードの平均出力係数と主軸の変動係数を出力パラメータとし、ブレードエアフォイルを制御するための12の入力パラメータを設計するためにパラメトリック手法を採用しています。ブレードエアフォイルの最適化には非支配ソート遺伝的アルゴリズムII（NSGA-II）が用いられ、パレートフロントから最も性能の良い2つのエアフォイルが選択されました。単一ブレードの平均出力係数はそれぞれ8.6%および4.3%増加し、変動係数は最大6.7%および5.3%減少しました。異なる方位角でのブレードの分析は、最適化されたブレードが高迎角における流れの分離を抑制し、ウェイク回復を早め、エネルギー損失を減少させることを示しています。