مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهبود عملکرد راه‌اندازی توربین باد محور عمودی داریوس نوع اچ با استفاده از سطوح متخلخل

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه دریانوردی و علوم دریایی چابهار، چابهار، ایران
2 دانشکده فنی کشاورزی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
در این تحقیق برای انتخاب ایرفویل پره توربین باد محور عمودی داریوس سه ایرفویل NACA۰۰۱۵، NACA۰۰۱۸ و NACA۰۰۲۱ انتخاب و در نرم‌افزار Q-Blade نسبت ماکزیمم ضرایب برآ به پسا مشخص و در نهایت ایرفویل ناکا ۰۰۱۵ در سرعت ۵ و ۱۰متر بر ثانیه بیشترین مقدار نسبت ضریب برآ به ضریب پسا در زاویه حمله ۱۳درجه برابر ۲/۵۸ و زاویه حمله ۶/۵درجه برابر ۱۵/۳ داشت و در ادامه ایرفویل ناکا ۰۰۱۵ انتخاب و برای تحلیل عددی از روش توربولانسی K-ω SST استفاده و با نتایج آزمایشگاهی صحت‌سنجی شد. در ادامه توربین باد در نرم‌افزار CATIA طراحی و ساخته شد. برای ایجاد جریان باد از دمنده چهار فن و برای محاسبه دقیق‌تر وسایل مورد استفاده در اندازه‌گیری، آزمون و ساخت کالیبره شده‌اند. نتایج نشان داد که توان راه‌اندازی پره متخلخل در سرعت ۳، ۴، ۵، ۷ و ۸متر بر ثانیه ۳۵، ۳۳، ۳۱، ۳۷ و ۴۸% کمتر از توربین باد پره مستقیم بوده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Improving the Performance Self-Starting of the Vertical Axis Wind Turbine Using Porous Blade

نویسندگان English

H. Seifi Davari 1
Sh. Kouravand 2
I. khatami 1
1 Ocean Engineering Faculty, Chabahar Maritime University, Chabahar, Iran
2 Agriculture Faculty, Abouraihan College, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

In this research, airfoil turbine blade airfoil Darriues vertical axis selected from three airfoils NACA0015, NACA0018 and NACA0021. The maximum ratio of the lift coefficients to the drag coefficient was determined in the Q-Blade software, and finally the airfoil NACA 0015 at speeds of 5 and 10M/s has the maximum value of the lift coefficient to the drag coefficient at an attack angle of 13 degrees equal to 2.58 and an attack angle of 6.5 degrees equal to 15.3. Then airfoil NACA 0015 was selected for numerical analysis and the turbulence method K-ω SST was used for numerical analysis and the results were verified using laboratory results. The wind turbine was designed and developed in CATIA software. Four wind fans were used to create wind power. The instruments used in measuring, testing and fabricating were calibrated. The results showed that the Self-Starting power of the porous blade in the speeds of 3, 4, 5, 7, 8m/s was %35, %33, %31, %37 and %48 less than the direct blade wind turbine, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Wind Speed
Self-Starting
Porous
Instantaneous Power
Darriues
Li Y, Wang S, Liu Q, Feng F, Tagawa K. Characteristics of ice accretions on blade of the straight-bladed vertical axis wind turbine rotating at low tip speed ratio. Cold Regions Science and Technology. 2018;145:1-13. [Link] [DOI:10.1016/j.coldregions.2017.09.001]
Lee Y, Lim H. Numerical study of the aerodynamic performance of a 500 W Darrieus-type vertical-axis wind turbine. Renewable Energy. 2015;83:407-415. [Link] [DOI:10.1016/j.renene.2015.04.043]
Sengupta A, Biswas A, Gupta R. Studies of some high solidity symmetrical and unsymmetrical blade H-Darrieus rotors with respect to starting characteristics, dynamic performances and flow physics in low wind streams. Renewable Energy. 2016;93:536-547. [Link] [DOI:10.1016/j.renene.2016.03.029]
Sabaeifard C, Razzaghi H, Forouzandeh A. Determination of vertical axis wind turbines optimal configuration through CFD simulations. International Conference on Future Environment and Energy [Volume 28]. Singapoore: IACSIT Press; 2012. pp. 109-113. [Link]
Fuglsang P, Thomsen K. Cost optimization of wind turbines for large scale offshore wind farms [Technical Report]. Roskilde, Denmark: Risø National Laboratory; 1998. [Link]
Benini E, Toffolo A. Optimal design of horizontal-axis wind turbines using blade element theory and evolutionary computation. Journal of Solar Energy Engineering. 2002;124(4):357-363. [Link] [DOI:10.1115/1.1510868]
Hu Y, Rao S. Robust design of horizontal axis wind turbines using Taguchi method. Journal of Mechanical Design. 2011; 133(11):111009. [Link] [DOI:10.1115/1.4004989]
Dominy R, Lunt P, Bickerdyke A, Dominy J. Self-starting capability of a Darrieus turbine. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy. 2007;221(1):111-120. [Link] [DOI:10.1243/09576509JPE340]
Delafin PL, Nishino T, Wang L, Kolios A. Effect of the number of blades and solidity on the performance of a vertical axis wind turbine. Journal of Physics: Conference Series. 2016;753:022-033. [Link] [DOI:10.1088/1742-6596/753/2/022033]
Pagnini L, Piccardo G, Repetto M. Full scale behavior of a small size vertical axis wind turbine. Renewable Energy. 2018;127:41-55. [Link] [DOI:10.1016/j.renene.2018.04.032]
Sobhani E, Ghaffari M, Maghrebi MJ. Numerical investigation of dimple effects on Darrieus vertical axis wind turbine. Energy. 2017;133:231-241. [Link] [DOI:10.1016/j.energy.2017.05.105]
Vince J. Mathematics for computer graphics (undergraduate topics in computer science). 3rd edition. Berlin, Germany: Springer; 2010. pp: 17-37. [Link] [DOI:10.1007/978-1-84996-023-6_1]
Pinkerton RM. The variation with Reynolds number of pressure distribution over an airfoil section [Technical Report]. Cranfield, UK: NASA Press; 1938. No. 613, [Link]
Bernabe R. Design analysis of a horizontal axis tidal turbine [Project]. UK: Turbomachinery; 2016. [Link]