مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

اثر تصحیحات بر دقت روش DMST برای پیشبینی عملکرد توربین بادی محور عمودی برآ پایه در شرایط عملیاتی مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشگاه تربیت مدرس
10.48311/mme.2026.122620.83082
چکیده
توربین‌های‌ بادی محور عمودی برآ پایه (lift-type) عملکرد مستقل از جهت جریان باد دارند و می‌توانند در مناطق مسکونی مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، پیچیدگی‌های آیرودینامیکی از قبیل تغییرات مداوم زاویه حمله و درهمکنش جریان با پره‌ها، پیشبینی عملکرد آنها را هم برای مدل‌های مهندسی و هم برای روش دینامیک سیالات محاسباتی سخت می‌کند. روش DMST یک روش مهندسی می‌باشد که هزینه محاسباتی ناچیزی نسبت به دیگر روش‌های مهندسی دارد. از این روش برای پیشبینی عملکرد توربین بادی محور عمودی برآ پایه استفاده می‌شود. این روش از ترکیب نظریه مومنتوم (momentum theory) و نظریه المان پره (blade element) برای به‌دست‌آوردن سرعت القایی در دوفاز بالا جریان (upwind) و پایین جریان (downwind) استفاده می‌کند. دقت پیشبینی در شرایط عملکردی مختلف از نقاط مورد بحث درباره این روش می‌باشد که باید مورد بررسی بیشتری قرار بگیرد. در پژوهش حاضر، این روش ابتدا به‌صورت خلاصه معرفی و علاوه بر بررسی دقت آن، اثر تصحیحات مختلف بر روی دقت نتایج برای دو توربین بادی با ابعاد مختلف و محدوده رینولدزی مختلف بررسی می‌شود و نتایج حاصل با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه می‌شوند. این تصحیحات شامل اعمال اثر کمبر مجازی (virtual camber)، انبساط لوله جریان (stream-tube expansion) و اصلاح پسا واماندگی (post-stall correction) می‌باشد. نتایج نشان داد که استفاده از روش‌های اصلاحی می‌تواند دقت روش DMST را تا 77 درصد افزایش دهد. می‌توان دریافت که اصلاح رفتار پسا واماندگی بیشترین اثر را بر روی افزایش دقت نتایج روش دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

The effects of corrections on the accuracy of the DMST method for predicting the performance of lift-type vertical-axis wind turbines under different operating conditions

نویسندگان English

Sepehr Rasekh
Saeed Karimian Aliabadi
Tarbiat Modares university
چکیده English

Lift-type Vertical Axis Wind Turbines (VAWTs) operate independently of wind direction and are suitable for use in residential areas. However, aerodynamic complexities, such as continuous variations in the angle of attack and flow-blade interactions, make performance prediction challenging for both engineering models and Computational Fluid Dynamics (CFD) method. The Double Multiple Stream-tube (DMST) model is an engineering method that requires negligible computational cost compared to other engineering approaches. It is utilized to predict the performance of lift-type VAWTs by combining momentum theory and blade element theory to derive induced velocities in both upwind and downwind phases. The accuracy of these predictions under various operating conditions is a subject of debate that requires further investigation. In this study, this method is briefly introduced, and in addition to assessing its accuracy, the effects of various corrections on result precision are examined for two wind turbines with different dimensions and Reynolds number ranges. The obtained results are then compared with experimental data. These corrections include the application of virtual camber effects, stream-tube expansion, and post-stall data corrections. The results showed that the use of corrective methods can improve the accuracy of the classic DMST method by up to 77%. It can be inferred that correcting the post-stall data has the greatest effect on improving the accuracy of the results.

کلیدواژه‌ها English

Vertical-axis wind turbine
Lift-type
DMST method
Aerodynamic corrections
Power performance

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 25 مهر 1405