2025/04/10 更新

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ワタナベ コウイチ
渡邉 康一
WATANABE KOICHI
所属
応用力学研究所 附属再生可能流体エネルギー研究センター 学術研究員
職名
学術研究員
プロフィール
風洞実験や流れの数値シミュレーション技術を用いて、”マルチレンズ風車”や”太陽光と風力を同時利用して発電するウインドソーラータワー”など特徴ある風車や省エネ技術の開発、及び風況予測手法の高度化に関する研究などを行っています。
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学位

  • 博士(工学)

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: 熱と風を同時利用し発電するウインドソーラータワーに関する研究

    研究キーワード: ハイブリッド発電、ウインドソーラータワー

    研究期間: 2017年10月

  • 研究テーマ: 高精度風況予測手法の開発に関する研究

    研究キーワード: 風況予測、数値計算手法

    研究期間: 2017年10月

  • 研究テーマ: レンズ風車の高性能化に関する研究

    研究キーワード: レンズ風車、集風構造体、出力増加

    研究期間: 2017年10月

受賞

  • TORQUE 2020 Best Poster Award

    2020年10月   European Academy of Wind Energy  

論文

  • Water turbines with a brimmed diffuser by using wind lens technology 査読 国際誌

    @Koichi Watanabe, @Yuji Ohya

    International Journal of Energy for a Clean Environment   22 ( 4 )   33 - 45   2021年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1615/InterJEnerCleanEnv.2020035110

  • 風車ウエイク内の気流性状に関する風洞実験および数値シミュレーション 査読

    @内田 孝紀,@渡邉 康一,@大屋 裕二,@松島 啓二,@高田 青

    風工学研究論文集   26   177 - 184   2020年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.14887/windengresearch.26.0_177

  • Validation Study of Multi-Rotor Systems Using Two Shrouded Wind Turbines 査読 国際誌

    @Amr M. Halawa, @Takanori Uchida, @Koichi Watanabe, @Yuji Ohya

    Journal of Physics: Conference Series   1618   1 - 15   2020年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1618/3/032017

  • An Ignored Wind Generates More Electricity A Solar Updraft Tower to a Wind Solar Tower 査読

    Koichi Watanabe, Sho Fukutomi, Yuji Ohya, Takanori Uchida

    International Journal of Photoenergy   2020   2020年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A solar updraft tower is one of the wind power generation plants which utilizes solar energy. The purpose of this study was to ascertain whether the tower was also able to utilize crosswind energy. Wind tunnel experiments and numerical simulations were conducted simulating the crosswind. The results showed that suctioned updraft speed in the tower was proportional to the crosswind speed, and its conversion rate depended on the tower configuration. A diffuser-shaped tower with a vortex generator achieved to produce the updraft whose speed exceeded the crosswind speed. It was due to the low pressure created by the vortex atop the tower and to the diffuser effect. The crosswind utilization enables the simple power generation device to generate electricity during the night, and the hybrid utilization of renewable energies contributes to the increasing wind energy market.

    DOI: 10.1155/2020/4065359

  • Power output enhancement of a ducted wind turbine by stabilizing vortices around the duct 査読

    Koichi Watanabe, Yuji Ohya, Takanori Uchida

    Energies   12 ( 16 )   2019年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A brimmed-diffuser augmented turbine (called a wind lens turbine: WLT) actively uses vortices around the brim to enhance its power output. However, the vortices are usually unstable and asymmetric. This study attempted to stabilize the vortices to enhance the power output of a WLT. Then, we investigated new approaches using vortex stabilization plates and polygonal brims in wind tunnel experiments and numerical simulations. Both approaches achieved a 1.5-3.8% increase in power output compared with a standard WLT. Our numerical simulations revealed a periodicity existing in a fluctuating vortex structure on the circular brim. Importantly, vortex stabilization plates and polygonal brims must be the same periodic scale to suppress the vortex fluctuation and stabilize the vortices effectively. In addition, a larger brim tended to enhance the stabilizing effects. We believe that this discovery provides an easy way to increase the power output of existing wind turbines. It is particularly important in light of advances in wind energy technology and the increasing wind energy market.

    DOI: 10.3390/en12163171

  • A new approach toward power output enhancement using multirotor systems with shrouded wind turbines 査読

    Ohya Yuji, Koichi Watanabe

    Journal of Energy Resources Technology, Transactions of the ASME   141 ( 5 )   2019年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A multirotor system (MRS) is defined as containing more than one rotor in a single structure. MRSs have a great potential as a wind turbine system, saving mass and cost, and showing scale ability. The shrouded wind turbine with brimmed diffuser-augmented wind turbines (B-DAWT) has demonstrated power augmentation for a given turbine diameter and wind speed by a factor of about 2-5 compared with a bare wind turbine. In the present research, B-DAWTs are used in a multirotor system. The power output performance of MRSs using two and three B-DAWTs in a variety of configurations has been investigated in the previous works. In the present study, the aerodynamics of an MRS with five B-DAWTs, spaced in close vicinity in the same vertical plane normal to a uniform flow, has been analyzed. Power output increases of up to 21% in average for a five-rotor MRS configuration are achieved in comparison to that for the stand-alone configuration. Thus, when B-DAWTs are employed as the unit of a MRS, the total power output is remarkably increased. As the number of units for an MRS is increased from two to five, the increase in power output becomes larger and larger. This is because that the gap flows between B-DAWTs in a MRS are accelerated and cause lowered pressure regions due to vortex interaction behind the brimmed diffusers. Thus, a MRS with more B-DAWTs can draw more wind into turbines showing higher power output.

    DOI: 10.1115/1.4042235

  • Multirotor Systems Using Three Shrouded Wind Turbines for Power Output Increase 査読

    Koichi Watanabe, Yuji Ohya

    Journal of Energy Resources Technology, Transactions of the ASME   141 ( 5 )   2019年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Brimmed-diffuser augmented wind turbines (B-DAWTs) can significantly increase the performance of the rotor. Multirotor systems (MRSs) have a lot of merits such as significant saving mass and overall cost of the wind turbine system. In the present research, B-DAWTs are studied in a MRS. In wind tunnel experiments, the power output and aerodynamics of three B-DAWTs placed in close vicinity have been investigated. The results show a significant increase of up to 12% in total power output of the MRS with B-DAWTs compared to the sum of the stand-alone (SA) same turbines. The accelerated gap flows between B-DAWTs in a MRS cause lowered pressure regions due to vortex interaction behind the brimmed diffusers and draw more wind into turbines.

    DOI: 10.1115/1.4042971

  • つば付きディフューザ風車を用いたマルチロータ型風車システムの発電出力・抗力特性 査読

    渡邉康一、宗像秋生、大屋裕二

    日本風力エネルギー学会論文集   Vol.41 ( No.124 )   pp.25 - 32   2018年2月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Power Output and Drag Characteristics of Multi Rotor Wind Turbine System Using Brimmed-Diffuser Augmented Wind Turbines (in Japanese)

  • 直線翼垂直軸型風車の出力を向上させる周辺付加物の形状検討 査読

    渡邉康一、松本恵実、NweThander、烏谷隆、大屋裕二

    日本風力エネルギー学会論文集   Vol.41 ( No.1 )   pp.1 - 8   2017年5月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Improvement of Power Output of Straight-Bladed Vertical Axis Wind Turbines with Surrounding Structures (in Japanese)

  • Numerical Prediction and Field Verification Test of Wind-Power Generation Potential in Nearshore Area Using a Moored Floating Platform 査読 国際誌

    Koichi Watanabe, Yuji Ohya, Takanori Uchida, Tomoyuki Nagai

    Journal of Flow Control, Measurement & Visualization   Vol.5 ( No.2 )   pp.21 - 35   2017年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: DOI:10.4236/jfcmv.2017.52002

  • Power Augmentation of Shrouded Wind Turbines in a Multi-Rotor System 査読 国際誌

    Yuji Ohya, Jumpei Miyazaki, Uli Goeltenbott, Koichi Watanabe

    The American Society of Mechanical Engineers, Journal of Energy Resources Technology   Vol.139 ( Issue5 )   051202   2017年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: DOI:10.1115/1.4035754

  • Wind Lens Technology and Its Application to Wind and Water Turbine and Beyond 査読 国際誌

    Yuji Ohya, Takashi Karasudani, Tomoyuki Nagai, Koichi Watanabe

    Journal of Renewable Energy and Environmental Sustainability   Vol.2   2   2017年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: DOI:10.1051/rees/2016022

  • Laboratory Experiment and Numerical Analysis of a New Type of Solar Tower Efficiently Generating a Thermal Updraft 査読 国際誌

    Yuji Ohya, Masaki Wataka, Koichi Watanabe, Takanori Uchida

    Energies   Vol.9 ( Issue12 )   1077   2016年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: DOI:10.3390/en9121077

  • Application of a Diffuser Structure to Vertical-Axis Wind Turbines 査読 国際誌

    Koichi Watanabe, Shuhei Takahashi, Yuji Ohya

    Energies   Vol.9 ( Issue6 )   406   2016年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: DOI:10.3390/en9060406

  • 直線翼垂直軸型風車への風レンズの適用

    渡邉康一、大屋裕二、烏谷隆

    九州大学応用力学研究所所報   ( No.149 )   pp.36 - 41   2015年9月

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    記述言語:日本語  

    Application of a Wind Acceleration Device to Vertical Axis Wind Turbines (in Japanese)

    DOI: DOI:10.15017/1660015

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講演・口頭発表等

  • 複雑地形上での風況予測精度向上に関する研究

    #村本 幸央, @内田 孝紀, @渡邉 康一, @大屋 裕二

    日本流体力学会 年会2020  2020年9月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 数値シミュレーションと風洞実験によるヨーステアリング運転時の風車後流に関する研究

    #澁谷 光一郎, @内田 孝紀, @渡邉 康一, @大屋 裕二

    第34回数値流体力学シンポジウム  2020年12月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 風車ウエイク内の気流性状に関する風洞実験および数値シミュレーション

    @内田 孝紀, @渡辺 康一, @大屋 裕二, @松島 啓二, @高田 青

    第26回風工学シンポジウム  2020年12月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 風車後流内の流動現象解明のための風洞実験ならびにCFD その1:複数風車後流の相互干渉による影響

    #澁谷 光一郎, @内田 孝紀,#村本 幸央, @渡邉 康一, @大屋 裕二

    第42回風力エネルギー利用シンポジウム  2020年11月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 風車後流内の流動現象解明のための風洞実験ならびにCFD その2:ヨーステアリングによる後流の偏向と風車出力への影響

    #澁谷 光一郎, @内田 孝紀, #村本 幸央, @渡邉 康一, @大屋 裕二

    第42回風力エネルギー利用シンポジウム  2020年11月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 様々な配置のマルチローターシステムによるレンズ風車の性能向上に関する研究

    #David Carrillo Canizalez, @渡邉 康一, @内田 孝紀, @大屋 裕二

    第42回風力エネルギー利用シンポジウム  2020年11月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

    Four types of MRS arrangements were tested in the wind tunnel. The power output increased compared to a stand-alone turbine.  The largest power output increase ratio was achieved on the side-by-side arrangement.  An optimal gap and distance in streamwise direction exist in each arrangement.  CFD flow visualization shows an accelerated gap flows as well as a generation of a low-pressure zone in the back of the wind turbines.  Staggered arrangement CFD results shows that pressure distribution for the side turbines was remarkably lowered compared to the center turbine

  • 太陽光と風力をハイブリッド利用するウィンドソーラータワーの発電性能予測法の提案

    #大神 沙姫, @渡邉 康一, @内田 孝紀, @大屋 裕二

    第42回風力エネルギー利用シンポジウム  2020年11月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • ウィンドソーラータワーの野外実験モデルを用いた発電性能に関する研究

    #周防 和輝, @渡邉 康一, @内田 孝紀, @大屋 裕二

    第42回風力エネルギー利用シンポジウム  2020年11月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 熱と風を同時利用するウィンドソーラータワーの発電性能に関する知見

    @渡邉 康一, @大屋 裕二, #大神 沙姫, #周防 和輝, @内田 孝紀

    第42回風力エネルギー利用シンポジウム  2020年11月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 2基の風車のウェイク干渉に関する研究

    #澁谷 光一郎, @内田 孝紀, @渡邉 康一, @大屋 裕二

    日本機械学会 第98期 流体工学部門 講演会  2020年11月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • マルチローターシステムにおけるレンズ風車の様々な配置に関する研究

    #David Carrillo Canizalez, @渡邉 康一, @内田 孝紀, @大屋 裕二

    日本機械学会 第98期 流体工学部門 講演会  2020年11月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • ウィンドソーラータワーの野外実験モデルにおける性能予測法に関する研究

    #周防 和輝, @渡邉 康一, @内田 孝紀, @大屋 裕二

    日本航空宇宙学会西部支部講演会(2020)  2020年11月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 大規模ウィンドファーム中の風車後流に対するヨーステアリング角度の影響

    #澁谷 光一郎,#村本 幸央, @内田 孝紀, @渡邉 康一, #松島 啓二, #高田 青

    日本航空宇宙学会西部支部講演会(2020)  2020年11月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

    It is important to control the wind turbine wakes for efficient operation of large wind farms. The yaw steering method can deflect wakes and is expected to contribute to the generation management of the entire wind farm. In this study, wind tunnel experiments were conducted using a model of a wind turbine to investigate the effects of the yaw steering method on the wakes and the downstream wind turbine output. The wind speed distribution of the wakes in the yaw state was measured. In addition, two wind turbine models were used to investigate the change in power output in the yaw state.

  • 熱と風を同時利用するウィンドソーラータワーの発電性能予測法の確立

    #大神 沙姫, @渡邉 康一, @内田 孝紀, @大屋 裕二

    日本航空宇宙学会西部支部講演会(2020)  2020年11月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • Validation Study of Multi-Rotor Systems Using Two Shrouded Wind Turbines 国際会議

    #Amr M. Halawa, @Takanori Uchida, @Koichi Watanabe, and @Yuji Ohya

    Torque 2020  2020年10月 

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    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:英語  

    開催地:Online   国名:日本国  

    Multi rotor systems (MRS) have shown a great potential as a future application of wind energy. In this study, the aim is simulating the aerodynamic performance of a an MRS using fully-resolved shrouded wind turbine blades then validating with experimental data. MRS for wind turbine configurations have been studied using both numerical and experimental approaches. Different case studies have been studied and the power output comparison have been reported. The wind lens turbine (WLT) obviously shows a large increase in power output compared to the bare rotor case. Besides, the twin side-by-side (SBS) WLTs shows even larger power increase compared to the case of single WLT by around 20% for computational fluid dynamics (CFD) calculations at the optimum tip speed ratio s/D of around 0.2. The increase in power coefficient in close proximity can be explained by flow interference and gap flow behaviors. Previously, we used simplified models for blade modeling like actuator line method (ALM) and actuator disk method (ADM). However, currently we are improving the accuracy using CFD with full-scale blades with higher grid resolutions. As the number of units for an MRS is increased, the increase in power output becomes larger and larger. This is because that the gap flows between brimmed diffuser-augmented wind turbines (B-DAWT) in a MRS are accelerated and cause lowered pressure regions due to vortex interaction behind the brimmed diffusers. Thus, an MRS with more B-DAWTs can draw more wind into turbines showing higher power output.

  • 複数のつば付きディフューザー風車を用いたマルチローターシステムの出力性能向上に関する研究

    #David Carrillo Canizalez, @渡邉 康一, @内田 孝紀, @大屋 裕二

    日本流体力学会 年会2020  2020年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 2基風車ウェイクの干渉作用について

    #澁谷 光一郎, @内田 孝紀, @渡邉 康一, @大屋 裕二

    日本流体力学会 年会2020  2020年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • ウィンドソーラータワーの野外実験による熱と風の同時利用に関する研究

    #周防 和輝, @渡邉 康一, @内田 孝紀, @大屋 裕二

    日本流体力学会 年会2020  2020年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 熱と風を同時利用するウィンドソーラータワーの風洞実験

    #大神 沙姫, @渡邉 康一, @内田 孝紀, @大屋 裕二

    日本流体力学会 年会2020  2020年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 熱と風が同時に与えられたときのウインドソーラータワーの創風性能

    @渡邉康一、@大屋裕二、@HalawaAmr

    第41回 風力エネルギー利用シンポジウム  2019年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:東京、科学技術館   国名:日本国  

    The Combination Performance of Heat and Wind Created by a Wind Solar Tower

  • つば付きディフューザ風車を用いたマルチロータシステム の野外実験 ー その2 乱れ特性の影響

    @大屋 裕二、@烏谷 隆、@内田 孝紀、@渡邉 康一

    第41回 風力エネルギー利用シンポジウム  2019年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:東京、科学技術館   国名:日本国  

    The Combination Performance of Heat and Wind Created by a Wind Solar Tower

  • 地表付近の風況予測精度向上のための孤立峰を用いた風洞実験および数値流体シミュレーション

    #齋藤 望、@内田 孝紀、@渡邉 康一、@大屋 裕二、@松島 啓二、@髙田 青

    日本航空宇宙学会西部支部講演会 2019  2019年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:J:COMホルトホール大分   国名:日本国  

  • 2基風車配置における後流の相互干渉に関する研究

    #藤松 拓弥、@内田 孝紀、@渡邉 康一、@大屋 裕二、@松島 啓二、@髙田 青

    日本航空宇宙学会西部支部講演会 2019  2019年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:J:COMホルトホール大分   国名:日本国  

  • ウインドソーラータワー内部に発生する熱上昇風の数値計算

    @渡邉康一、@大屋裕二、@HalawaAmr、@内田孝紀

    第33回 数値流体力学シンポジウム  2019年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:北海道、北海道大学   国名:日本国  

    Numerical Simulation of Thermal Updraft Generated by a Wind Solar Tower

  • ウインドソーラータワーの様々なタワー縦横比におけるエネルギー変換効率

    @渡邉康一、@大屋裕二

    流体力学会年会 2019  2019年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年9月

    記述言語:日本語  

    開催地:電気通信大学、東京   国名:日本国  

  • 複雑地形上の風況予測精度向上のための孤立峰を用いた風洞実験および数値シミュレーション

    #斎藤望、@内田孝紀、@渡邉康一、@大屋裕二、@松島啓二、@高田青

    流体力学会年会 2019  2019年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年9月

    記述言語:日本語  

    開催地:電気通信大学、東京   国名:日本国  

  • 複数風車配置における後流の相互干渉に関する研究

    #藤松拓弥、@内田孝紀、@渡邉康一、@大屋裕二、@松島啓二、@高田青

    流体力学会年会 2019  2019年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年9月

    記述言語:日本語  

    開催地:電気通信大学、東京   国名:日本国  

  • Multi-rotor systems in staggered arrangements using diffuser augmented wind turbines 国際会議

    @Yuji Ohya, @Koichi Watanabe

    Wind Energy Science Conference 2019 (WESC2019)  2019年6月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:英語  

    開催地:University College Cork, Ireland   国名:アイルランド  

    Multi-rotor systems(MRSs) are defined as single structures containing more than one rotor. For more power output of MRSs, we examined staggered arrangements of MRSs with brimmed-diffuser augmented turbines (Wind Lens Turbine (WLT)). When the central turbine on staggered arrangement was moved in upwind direction, the output increase was close to a single unit’s value, while the total output of MRS did not change a lot. The changes on the individual power output increases were thought to be due to flow pattern changes of accelerated gap-flows among them. The results showed that staggered arrangements have a potential to make flows around the turbines more effective for their power output.

  • Energy conversion efficiency of a wind solar tower 国際会議

    @Koichi Watanabe, @Yuji Ohya

    Wind Energy Science Conference 2019 (WESC2019)  2019年6月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:英語  

    開催地:University College Cork, Ireland   国名:アイルランド  

    A wind solar tower (called WST) is one of wind-power generation plants. WST is composed of four parts; a transparent thermal collector on the ground, a tall tower at the center of the collector, a vortex-generation plate on the top of the tower, and a wind turbine inside the tower. The tower utilizes an updraft generated in the tower to rotate its turbine. Two mechanisms below exist for generating the updraft; i) Solar energy warms the air inside the collector. Then the warm air rises in the tower with its buoyancy. ii) Wind energy generates a vortex above the tower. The low pressure of the vortex sucks up the air inside the tower. Although the first mechanism has already used in a traditional solar tower, the second one is our new idea. Generally, renewable-energy power plants are expected to increase their outputs per unit area. WST has a chance of becoming the most powerful device, due to its advantage over the hybrid utilization of renewable energies. Then we have tried to optimize the tower shape for the further enhancement of its power output. Our previous study showed that a diffuser-shaped tower with a semi-open angle of 4° was efficient. The diffuser-shaped tower demonstrated about 4-5 times power output as large as a cylindrical tower. Recently, we conducted some experiments using towers in several varieties of aspect ratios (AR = h/D). We supplied heat energy to the towers in laboratory experiments and wind energy to them in wind tunnel experiments respectively. In the case of heat utilization, the tower with larger aspect ratio tended to show the high heat energy conversion efficiency (=ηH). Similarly, in the case of wind utilization, the tower with a larger aspect ratio increased the wind energy conversion efficiency (=ηW). However, the tower with the vortex-generation plate achieved high ηW regardless of its aspect ratio. This result suggests that wind energy enables us to gain a large power output with a low tower. The low tower will be built at relatively low cost and contribute to the growth of renewables.

  • Power output enhancement of a ducted wind turbine with various shapes of brim 国際会議

    @Koichi Watanabe, @Yuji Ohya

    Wind Energy Science Conference 2019 (WESC2019)  2019年6月 

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    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:英語  

    開催地:University College Cork, Ireland   国名:アイルランド  

    A brimmed-diffuser augmented turbine (called Wind Lens Turbine: WLT) utilizes vortices around the brim actively to enhance its power output. However, the vortices are usually unstable and asymmetric. This study attempted to stabilize the vortices and enhance the power output of WLT. Polygonal brims were investigated in wind tunnel experiments and numerical simulations. As a result, ideas achieved 2% increase of the power output compared with standard (round) WLTs. The numerical simulation unveiled a periodicity existed in the fluctuating vortex structure on a circular brim. Polygonal brims with the same periodic scale were able to suppress the vortex fluctuation and stabilize the vortices effectively. Besides, the larger brim tended to encourage the stabilizing effects.

  • Researches on the efficiency of multi wind turbines with brimmed diffuser on the staggered arrangement 国際会議

    #Taiga Murakami, @Takanori Uchida, @Koichi Watanabe, @Yuji Ohya

    10th Kyushu Univ.-KAIST Symposium on Aerospace Engineering  2018年12月 

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    開催年月日: 2018年12月

    記述言語:英語  

    開催地:Korea Advanced Institute of Science and Technology, Korea   国名:大韓民国  

  • スタッガード配置による複数の集風体付き風車の性能向上に関する研究

    #村上大河、@内田孝紀、@渡邉康一、@大屋裕二

    第40回 風力エネルギー利用シンポジウム  2018年12月 

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    開催年月日: 2018年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:東京、科学技術館   国名:日本国  

    Research on the efficiency improvement of wind lens turbines for staggered arrangement

  • 太陽熱と風力を同時利用するウインドソーラータワーの性能

    @渡邉康一、@大屋裕二

    第40回 風力エネルギー利用シンポジウム  2018年12月 

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    開催年月日: 2018年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:東京、科学技術館   国名:日本国  

    Performance of Wind Solar Tower that utilizes solar heat and wind simultaneously

  • つば付きディフューザ風車を用いたマルチロータシステムの野外実験

    @大屋裕二、@烏谷隆、@渡邉康一

    第40回 風力エネルギー利用シンポジウム  2018年12月 

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    開催年月日: 2018年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:東京、科学技術館   国名:日本国  

    Field experiment on power output of multi rotor system using diffuser augmented wind turbines

  • 上空風によるウインドソーラータワーの集風性能にタワー縦横比が与える影響

    @渡邉康一、#河原信太郎、@大屋裕二

    第25回 風工学シンポジウム  2018年12月 

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    開催年月日: 2018年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:東京工業大学 大岡山キャンパス   国名:日本国  

    Influence of aspect ratio of Wind Solar Tower to its wind collection performance

  • スタッガード配置による複数の集風体付き風車の性能向上に関する研究

    #村上大河、@内田孝紀、@渡邉康一、@大屋裕二

    日本航空宇宙学会西部支部講演会 2018  2018年11月 

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    開催年月日: 2018年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:九州大学 伊都キャンパス   国名:日本国  

  • Wind solar tower harnessing wind energy and solar energy 国際会議

    @Koichi Watanabe, @Takanori Uchida, @Yuji Ohya

    The 29th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP29)  2018年11月 

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    開催年月日: 2018年10月 - 2018年11月

    記述言語:英語  

    開催地:Hawaii Convention Center, Honolulu HI, U.S.A.   国名:アメリカ合衆国  

    Wind Solar Tower is a new power-generating device using renewable energies. A similar conventional device known as a solar chimney has utilized the solar energy alone. Besides, its generation efficiency was very low. Therefore, we largely improved the generation efficiency by arranging the shape of the tower from the cylinder type to the diffuser type. At the same time, we attached a vortex generation plate on the tower. The plate enabled the tower to utilize not only solar energy but also wind energy. The simultaneous utilization of renewable energies with one device is notable discovery. We tried the optimization of the tower shape by laboratory experiments (including wind tunnel ones) and numerical analysis. As a result, we found that the diffuser tower with 4° is the optimal shape, and we succeeded in wind-converging whose speed inside of the tower was faster than upper-wind speed, using the vortex generator. Numerical analysis contributed significantly to clarify the mechanisms. Eventually, we demonstrated the simultaneous utilization of the renewable energies in field experiments.

  • Effective utilization of wind energies by wind solar tower 国際会議

    @Koichi Watanabe, @Yuji Ohya

    Grand Renewable Energy 2018 International Conference and Exhibition (GRE2018)  2018年6月 

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    開催年月日: 2018年6月

    記述言語:英語  

    開催地:PACIFICO Yokohama   国名:日本国  

  • A new wind turbine system using multiple rotors with brimmed diffusers (Multi-Lens Turbine) 国際会議

    @Yuji Ohya, @Koichi Watanabe

    Grand Renewable Energy 2018 International Conference and Exhibition (GRE2018)  2018年6月 

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    開催年月日: 2018年6月

    記述言語:英語  

    開催地:PACIFICO Yokohama   国名:日本国  

  • ウインドソーラータワーが創風する熱上昇風の構造に関する研究 国際会議

    渡邉康一、大屋裕二、綿加正樹

    第39回 風力エネルギー利用シンポジウム  2017年12月 

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    開催年月日: 2017年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:科学技術館、東京   国名:日本国  

  • 複数のつば付きディフューザ風車を用いたクラスタシステムの開発

    森山喬史、渡邉康一、大屋裕二、内田孝紀

    第39回 風力エネルギー利用シンポジウム  2017年12月 

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    開催年月日: 2017年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:科学技術館、東京   国名:日本国  

  • 複数の集風体付き風車を有するクラスタシステムの開発

    森山喬史、内田孝紀、渡邉康一、大屋裕二

    日本航空宇宙学会西部支部講演会 2017  2017年11月 

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    開催年月日: 2017年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:熊本大学、熊本   国名:日本国  

  • 複雑地形における地表付近の風況予測精度向上に関する研究

    井上諒、内田孝紀、大屋裕二、渡邉康一

    日本航空宇宙学会西部支部講演会 2017  2017年11月 

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    開催年月日: 2017年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:熊本大学、熊本   国名:日本国  

  • ウインドソーラータワーの発電性能向上に関する研究

    河原信太郎、内田孝紀、渡邉康一、大屋裕二

    日本航空宇宙学会西部支部講演会 2017  2017年11月 

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    開催年月日: 2017年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:熊本大学、熊本   国名:日本国  

  • Multi-Rotor System Using Brimmed-Diffuser Wind Turbines for Power Output Increase

    Yuji Ohya, Koichi Watanabe

    15th International Energy Conversion Engineering Conference, AIAA Propulsion and Energy Forum  2017年7月 

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    開催年月日: 2017年7月

    記述言語:英語  

    開催地:Atlanta   国名:アメリカ合衆国  

  • Power Output Performance of Clustered, Diffuser Augmented Wind Turbines - Multi Rotor System Using Wind-Lens Turbines - 国際会議

    Yuji Ohya, Akio Munakata, Koichi Watanabe

    Wind Energy Science Conference 2017 (WESC2017)  2017年6月 

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    開催年月日: 2017年6月

    記述言語:英語  

    開催地:DTU, Copenhagen   国名:デンマーク王国  

    その他リンク: http://www.wesc2017.org/

  • A Wind Solar Tower Harnessing Sunshine and Wind Energies 国際会議

    Koichi Watanabe, Yuji Ohya

    Wind Energy Science Conference 2017 (WESC2017)  2017年6月 

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    開催年月日: 2017年6月

    記述言語:英語  

    開催地:DTU, Copenhagen   国名:デンマーク王国  

    In 1989, a pilot plant of a solar chimney was erected in Manzanares, Spain, to evaluate the feasibility of the solar tower as a new source of renewable energies. Since then, the solar tower was discussed in the press and academic research, but no commercial plant succeeded the development. A reason for this could be very low efficiency, i.e., very low power output compared with other renewable energy production systems. However, a solar tower that can generate electricity in a simple structure, and enables easy and less costly maintenance, has considerable advantages. A solar tower consists mainly of three components. The collector area is a glass roof, above ground with increasing height towards the center. Attached to the center of the collector is a vertical tower inside which a wind turbine is mounted at the lower entry into the tower. When solar radiation heats the ground through the glass roof, the uprising warm air is guided to the center into the tower. To improve the efficiency in power production for a solar tower, we focused on the shape of the tower and modified the structure from a conventional cylindrical type to a diffuser-type tower. This modification is considered to combine two mechanisms. Firstly, the mechanism to “Generate Wind” which becomes effective when solar thermal energy is available, and secondly the mechanism to “Converge Wind” which becomes effective when wind passes the top end of the diffuser even when solar thermal energy is not available. For a new power generation system using both of wind and solar energies, we named “Wind Solar Tower (WST)”. By combining these two independent concepts which complement one and another, a profitable energy availability power generation system is expected, that is capable of a larger power generation compared to the original solar tower prototype and much larger capacity factor. As a result of fluid dynamic shape optimization, a diffuser-shaped tower shows an increase in the updraft speed of a scaled model. A remarkable improvement in the power output of the internal wind turbine as much as 4-5 times compared to the cylindrical tower is obtained (Fig.1). Based on the two kinds of laboratory experiments, we are now making a field experiment using a prototype of WST with 10m tower height (Fig.2). We have elucidated that the thermal updraft speed is proportional to the root of tower height and temperature difference between the collector inside and the ambient aloft. In the present research, we propose a new renewable energy device that can harness both sunshine and wind energies. It is now showing a high potentiality, reaching 50 times in power output compared to the Manzanares. Furthermore, almost similar amount of power output by wind aloft over the tower is expected depending on wind condition of the site.

    その他リンク: http://www.wesc2017.org/

  • 上空風によって効果的に集風するウインドソーラータワーの形状に関する研究

    渡邉康一、福富翔、大屋裕二

    平成29年度 日本風工学会 年次研究発表会  2017年5月 

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    開催年月日: 2017年5月

    記述言語:日本語  

    開催地:新潟工科大学、新潟   国名:日本国  

  • 上空風によって発生するウインドソーラータワー内部の上昇風に関する研究

    渡邉康一、福富翔、烏谷隆、大屋裕二

    第38回 風力エネルギー利用シンポジウム  2016年12月 

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    開催年月日: 2016年11月 - 2016年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:科学技術館、東京   国名:日本国  

  • つば付きディフューザ風車を用いたマルチロータシステムにおける発電出力・抗力特性

    宗像秋生、ウリゴルテンボット、渡邉康一、烏谷隆、大屋裕二

    第38回 風力エネルギー利用シンポジウム  2016年12月 

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    開催年月日: 2016年11月 - 2016年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:科学技術館、東京   国名:日本国  

  • 垂直軸型風車の駆動原理の解明と集風装置の適用による高出力化

    渡邉康一、大屋裕二、烏谷隆

    第21回 風工学シンポジウム  2010年12月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2010年12月

    記述言語:日本語  

    開催地:東京大学、東京   国名:日本国  

  • Numerical and Experimental Studies of Airfoils Suitable for Vertical Axis Wind Turbines and an Application of Wind-Energy Collecting Structure for Higher Performance 国際会議

    Shuhei Takahashi, Yuji Ohya, Takashi Karasudani, Koichi Watanabe

    The Fourth International Symposium on Computational Wind Engineering (CWE2006)  2006年7月 

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    開催年月日: 2006年7月

    記述言語:英語  

    開催地:Yokohama   国名:日本国  

  • 垂直軸型風車の駆動メカニズムの解明と2次元風レンズ体(集風装置)の適用

    渡邉康一、高橋周平、大屋裕二、烏谷隆、渡辺公彦

    平成17年度 日本風工学会 年次研究発表会  2005年4月 

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    開催年月日: 2005年4月

    記述言語:日本語  

    国名:日本国  

  • 直線翼垂直軸型風車への2次元風レンズ体(集風装置)の適用

    渡邉康一、大屋裕二、烏谷隆、渡辺公彦

    第26回 風力エネルギー利用シンポジウム  2004年11月 

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    開催年月日: 2004年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:科学技術館、東京   国名:日本国  

  • 集風構造体の垂直軸型風車への適用

    渡邉康一、大屋裕二、烏谷隆、渡辺公彦

    日本航空宇宙学会西部支部講演会 2004  2004年10月 

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    開催年月日: 2004年10月

    記述言語:日本語  

    開催地:九州大学、福岡   国名:日本国  

  • つば付きディフューザ風車の開発と周辺流解析

    渡邉康一、大屋裕二、烏谷隆、久米宏明

    流体力学会年会 2004  2004年8月 

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    開催年月日: 2004年8月

    記述言語:日本語  

    開催地:名古屋大学、愛知   国名:日本国  

  • Development of a Wind Turbine Generating High Output Power 国際会議

    Koichi Watanabe, Yuji Ohya, Takashi Karasudani, Kimihiko Watanabe

    The 5th Korea/Japan Joint Workshop on Aeronautics and Astronautics  2004年7月 

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    開催年月日: 2004年7月

    記述言語:英語  

    国名:大韓民国  

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MISC

  • 風力と太陽光の相乗効果を利用して発電するウィンドソーラータワー

    @渡邉 康一

    日本風力エネルギー利用学会誌   2021年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

所属学協会

  • 日本航空宇宙学会

  • 日本流体力学会

  • 日本風工学会

  • 日本風力エネルギー学会

  • 日本物理学会

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 風力エネルギーを省エネに活用することで超高効率利用する煙突型排気システムの開発

    研究課題/領域番号:21K04967  2021年 - 2023年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

  • シングルからマルチロータシステムの採用による風車システムの発電・構造性能の強化

    研究課題/領域番号:18KT0062  2018年 - 2020年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

教育活動概要

  • 工学府航空宇宙工学専攻の協力講座、及び総合理工学府Ⅲ類の講座の准教授(協力研究員)として,大学院教育に参加
    エネルギー研究教育機構の准教授として,基幹教育に参加

担当授業科目

  • 未来社会と新エネルギー

    2020年10月 - 2020年12月   秋学期

  • 未来社会と新エネルギー

    2019年4月 - 2019年9月   前期

社会貢献活動

  • 分散型エネルギー社会における再生可能エネルギー取得

    関西工学倫理研究会  関西大学  2019年2月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

    従来の一方向型/集中型の電源供給から、双方向型/超分散型へと変遷する現在の電源社会についての説明と、九州大学が開発したユニークな風車(風レンズ風車、ウインドソーラータワー、浮体型洋上風力発電ファーム、空中発電風車等)の紹介を行った。その上で、どうすれば強い人工物システムを作り上げられるのかについて議論した。

  • 「第15回市民防災講座-災害リスクを考える-自然災害に備える」にて講演

    京都大学大学院工学研究科社会基盤工学専攻(JR西日本寄附講座)  福井市ハピリンホール(福井県)  2017年10月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

    局地的強風による被害は身近に発生しうるものであるが、時間的に非定常な風況予測手法によってある程度予測することができる。本講座では、最新の風況予測技術による事例を交えながら、災害リスクについて考える。