共同研究・競争的資金等の研究 - 比江島 慎二
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風力・水流発電の劇的な効率向上技術ーインフラIoT電源としての活用に向けてー
2024年04月 - 2026年03月
一般社団法人 中国建設弘済会 技術開発支援事業
比江島慎二
担当区分：研究代表者
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流体励起発電機用材料の耐久評価に関する指導
2023年10月 - 2023年12月
株式会社ブリヂストン
比江島慎二
担当区分：研究代表者
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流水発電機のスケールアップを目指した動作モデル構築
2023年09月 - 2024年08月
株式会社ハイドロヴィーナス
比江島慎二
担当区分：研究代表者
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空中風力発電のための凧自動制御飛行に関する研究
2023年08月 - 2024年03月
国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
比江島慎二
担当区分：研究代表者
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河川・流域における内水対策及び内水浸水予測に関する研究
2023年05月 - 2025年03月
国土交通省中国地方整備局
比江島慎二
担当区分：研究分担者
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空中風力発電のための凧形状と制御方法の検討
2022年11月 - 2023年02月
国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
比江島慎二
担当区分：研究代表者
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自律高空帆走発電の実現のためのカイト飛行制御システムの開発
研究課題/領域番号：22K04288 2022年04月 - 2026年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
比江島 慎二
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自律高空帆走発電技術の開発
2022年04月 - 2023年03月
国立大学法人佐賀大学 海洋エネルギー研究所共同利用研究 特定研究D
比江島慎二
担当区分：研究代表者
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空中風力発電におけるエネルギー取得性能の試算手法及びシステムの検討
2021年12月 - 2022年02月
国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
比江島慎二
担当区分：研究代表者
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自律高空帆走発電技術の開発
2021年04月 - 2022年03月
国立大学法人佐賀大学 海洋エネルギー研究所共同利用研究 特定研究D
比江島慎二
担当区分：研究代表者
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水害予測センシング網構築のための低コストかつ外部電源不要の流速計の開発
2021年03月 - 2022年03月
科学技術振興機構 A-STEPトライアウトタイプ
比江島慎二
担当区分：研究代表者
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帆走式洋上風力発電の提案とエネルギー取得性能評価
研究課題/領域番号：19K04579 2019年04月 - 2022年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
比江島 慎二
配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）
(1) Hydro-VENUS羽根の揚力・抗力特性の解明
半楕円形の断面を持つHydro-VENUS羽根について，風洞実験および数値流体解析により，揚力・抗力特性を求めた．数値流体解析で得られた揚力・抗力は風洞実験で得られた値に比べてやや低くなる傾向があるものの，迎角に対する変化の傾向などは風洞実験結果と同じ結果が得られた．比較のため，NACA4415とNACA0015の翼型断面を持つ羽根についても揚力・抗力特性を求めたところ，風洞実験と数値流体解析のいずれにおいても，Hydro-VENUS翼は翼型の羽根に比べて揚力と抗力がいずれも高くなる傾向があることが明らかとなった．
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(2) Hydro-VENUSタービンのエネルギー取得性能の評価
風洞実験および数値流体解析で求めた揚力・抗力特性を元に翼素運動量解析を適用することによって，Hydro-VENUS羽根をタービンとして用いたときのエネルギー取得性能を求めた．同時に，水槽実験により，Hydro-VENUSタービンを実際に回転させてエネルギー取得性能を求めた．その結果，翼素運動量理論で求めた性能評価結果は水槽実験に近いことが明らかとなり，Hydro-VENUSタービンの性能評価への翼素運動量理論の有効性が示された．さらに，運動量理論解析の結果から，Hydro-VENUSタービンが正逆両方向に回転可能であること，静止状態からの起動性能が高いことなどを示すことができた． -
落差の無い水流で発電するための振り子式流力振動発電の開発
2017年10月 - 2018年09月
科学技術振興機構 地域産学バリュープログラム
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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革新的潮流発電による里海エネルギーの開発
2017年 - 2019年
中国建設弘済会 技術開発支援制度
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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里海エネルギー活用のための革新的潮流発電Hydro-VENUSの開発
2015年 - 2016年
NEDO 新エネルギーベンチャー技術革新事業
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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「水中振り子式」潮流発電における励振力の強化に関する研究
2013年04月 - 2016年03月
日本学術振興会 科研費
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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洋上風力エネルギー調査のための低コスト型風況観測装置の開発
2011年 - 2012年
中国建設弘済会 技術開発支援制度
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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「瀬戸内海洋上ウィンドファーム構想」実現のための洋上風況観測
2010年 - 2011年
福武学術文化振興財団 瀬戸内海文化研究・活動支援助成
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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ウェイクギャロッピングを利用した新型風力発電の開発
2009年04月 - 2013年03月
日本学術振興会 科研費
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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舗装版切断機の騒音低減対策に関する研究
2007年 - 2009年
国交省中国地方整備局 中国技術事務所受託研究
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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コンビナート連携型風力発電方式の提案とその優位性の定量的評価
2006年04月 - 2009年03月
日本学術振興会 科研費
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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瀬戸内海におけるコンビナート連携型風力発電方式の開発
2006年 - 2007年
中国電力技術研究財団 試験研究助成
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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コスト削減を目指したヴァーチャル型技術開発法の提案
2004年 - 2005年
中国建設弘済会 技術開発支援制度
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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環境問題の数値シミュレーションに関する国際シンポジウム
2004年
中国電力技術研究財団 国際交流活動助成
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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耐風性に配慮した多機能型遮音壁の開発
2002年04月 - 2005年03月
日本学術振興会 科研費
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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剥離せん断層を刺激する周期的な憤流による空力振動制御に関する基礎的研究
研究課題/領域番号：14655169 2002年 - 2004年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 萌芽研究
野村 卓史, 比江島 慎二
配分額：3800000円 （ 直接経費：3800000円 ）
昨年度の研究によって,辺長比2の長方形角柱の前縁スリットから脈動噴流によって剥離せん断流を刺激すると,角柱振動との位相を適切に選ぶことによって,きわめて効果的に振動を抑制できることが明らかになった.噴流を脈動させずに吹かせ続けたときよりも効果的に振動が収まること,位相によっては逆に振動振幅が増えることがあること,も重要な知見であると考えている.本年度は,脈動噴流が剥離せん断流に与える作用を明らかにすることを主目的にして,角柱周辺気流の測定と可視化実験を実施した.
角柱周辺気流の測定は,角柱を固定した状態,空力振動をさせている状態,および脈動噴流で振動が抑制された状態について,後流内に熱線流速計プローブを設置して計測した.計測した流速変動をスペクトル解析した結果,角柱を固定した状態ではストローハル数成分が卓越し,空力振動させている状態では,角柱・支持系の固有振動数成分が卓越しているのに対し,脈動噴流で振動が抑制された状態では,変動のパワーが極めて小さく,また小さなピークの周波数はストローハル数成分とも固有振動数成分とも異なるものであった.この結果から,脈動噴流で振動を抑制した状態では,後流の変動がかなり少ない気流になっていることが分かった.角柱側方の剥離せん断流そのものの測定もこの知見に対応するものであった.
可視化実験は,上流からドライアイスの白煙を風路内に流し込み,レーザーシートを鉛直に当てて,角柱側方および後流の状況を観測した.その結果,振動時の後流に見られる角柱背後の巻き込みが,振動抑制時には低減していることが認められた. -
微小撹乱を用いた周期渦の効率的制御法の開発
2000年04月 - 2002年03月
日本学術振興会 科研費
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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微小撹乱の付加による周期渦の効率的制御法の開発
2000年 - 2002年
中国電力技術研究財団 試験研究助成
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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並列計算機を用いた地形風解析用3次元数値解析モデル作成法
研究課題/領域番号：12555136 2000年 - 2002年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
谷口 健男, 比江島 慎二, 樫山 和男
配分額：8600000円 （ 直接経費：8600000円 ）
精度やコストの観点から風洞実験の代わりとして期待されている電子計算機を用いた地形風による構造物の応答現象を解明する並列計算機シミュレーション・システム;数値風洞に関する研究を行った。中でも、現在のボトルネックである数値シミュレーション法に不可欠な解析対象領域の有限要素モデル自動生成法の研究とそれを用いて効率よく数値解析を行うのに必要な並列計算機の活用に関する研究を上記3人の研究者で行った。その結果以下のような成果を得た。
解析対象領域の幾何学情報はTIN(Triangulated Irregular Network)、等高線情報あるいは数値地図情報が扱う地表面の幾何学情報と構造物の形状を扱うCAD(Computer-aided Design)に含まれる形状データの2種類からなりたっことから、これら両データを一体化して、解析全体の表面形状を良好な形状を有する三角形で表現する方法の開発が、まず要求される。よって、この対象形状入力法を提案した。その後、これら三角形群が定義する3次元空間(閉じた空間)をデローニー三角分割法でもって四面体集合に分割し、さらに必要に応じて得られた四面体要素の形状改良を図るメッシュ細分割技術と点移動によりトポロジーを変更せず形状のみ修正する手法の2種類の形状修正を経て、有限要素モデルを完成させる方法を提案した。以上の要素生成プロセスにおいて要求される例えば、表面形状生成法、体積の四面体分割法、点追加法、四面体生成後に点追加や削除を可能にさせる方法、数値誤差に強い四面体分割法、形状修正法などが本研究を通じて提案され、研究成果として発表された。また、並列計算機用に様々なツールをチューニング、また新たなツールを開発し、結果を公表している。さらに、流体解析プログラムを用いて、本研究で提案された方法の有効性の確認が行われ、提案した様々な方法の有効性が確認された。 -
剥離せん断層刺激による物体周辺流れの周期渦制御に関する基礎的研究
1999年 - 2001年
住友財団 基礎科学研究助成
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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音響撹乱を用いた構造物の空力弾性振動制御法に関する研究
1997年04月 - 1999年03月
日本学術振興会 科研費
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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ニューラルネットワークによる構造物の地震時非線形履歴挙動の評価
研究課題/領域番号：08875090 1996年 - 1997年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 萌芽的研究
松田 泰治, 比江島 慎二
配分額：2300000円 （ 直接経費：2300000円 ）
ニューラルネットワークは、人工知能研究の一分野で開発されたもので、生物の神経細胞の情報処理メカニズムを模倣したものである。本研究では、その優れたパターン認識能力に着目し、数学モデルにより定式化する手法を用いることなく、ニューラルネットワークを非線形履歴曲線直線モデリングへ適用する。さらに、構築したネットワークを動的応答解析の数値演算サブルーチンとして適用することで地震時における構造物の動的挙動を推定し、その有効性の評価を行う。平成8年度は高減衰積層ゴムを対象に慣性力を利用した動的載荷試験装置を作成し、それに実地震波(JMA KOBE NS)を入力して検証用のデータを取得した。また、ニューラルネットワークにより高減衰積層ゴムの正弦波載荷時の履歴曲線を学習させ、学習済ネットワークを数値演算サブルーチンとして適用し、動的応答解析を行った。その後、動的載荷試験結果とニューラルネットワークによる解析結果との比較検証を行った。その結果、非線形履歴曲線を解析に利用する際、ニューラルネットワークを用いることで、数学的手法を用いることなく直接モデリングすることが可能であることが確認された。また、典型的な履歴曲線を学習させたネットワークを数値演算サブルーチンとして地震応答解析に用いた場合、ネットワークによる推定は、実地震波に対する複雑な動的挙動を定性的、定量的に表現可能であることが確認された。
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耐風的に安定なダム施工時における防雨用吊膜屋根の開発
研究課題/領域番号：08555111 1996年 - 1997年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
木村 吉郎, 比江島 慎二, 三島 徹也, 阿部 雅人, 野村 卓史, 藤野 陽三
配分額：12800000円 （ 直接経費：12800000円 ）
両岸に張り渡した2本のケーブルによって防雨用の膜を支持し,ダムの防雨施工を可能とする吊形式膜屋根は,施工位置に応じて膜の高さや位置を容易に変化させることができ,また,施工の邪魔にならない,という特徴をもつ.しかし非常に軽量で柔軟な構造であるために,20m/s程度の風速において,膜全体としての回転変形が大きくなり膜が吹き飛ばされてしまう,ダイバージェンスという現象の発現が問題となる.特に,ダム施工現場において経験される吹き上げてくる風に対しては,さらに低い風速においてダイバージェンスが発現する傾向があるため,こうした吹き上げの風に対しても十分安定な,防雨用吊形式膜屋根の開発を目的として研究を行った.
耐風的に安定な吊膜屋根の開発には,まずその対風挙動のメカニズムを明らかにすることが必要と考えられるが,風洞実験によって吊膜に作用する空気力を測定することは困難なので,吊膜屋根に対する2次元数値流体解析手法の開発を試みた.風の作用により吊膜形状が変化し,それに伴って作用する空気力が変化するため,流体と構造の複雑な連成解析を行う必要がある.吊膜に作用する空気力と吊膜の動的挙動を連成させた場合には,大変形挙動を安定に解析することには未だ成功していない.一方吊膜屋根の耐風安定性を支配するダイバージェンスに関わる静的対風挙動に対しては,膜面の変形とそれにともなって変化する空気力の連成のさせかたを工夫して解析することにより,空気力とつり合った吊膜形状を求めることのできる手法を開発できた.解析により得られる形状および空気力は,既往の実験結果と定性的な傾向は一致した.研究成果については土木学会論文集に投稿すべく,現在準備中である. -
自然風によって建設系構造物に生じる空力音の発生機構の解明
1994年04月 - 1996年03月
日本学術振興会 科研費
比江島 慎二
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金