مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

مطالعه عددی مشخصه ‌های توربین بادی داریوس سه پره با پره های کمکی

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه
2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه
چکیده
انرژی باد نویدبخش انرژی پاک است و منبع کافی و یک روش تولید برق بدون آلودگی است. توربین ‌های بادی داریوس، بعنوان یکی از مبدل های انرژی باد، همواره با چالش هایی از جمله مشکل خود راه اندازی رو برو هستند. در پژوهش حاضر، از روش حجم محدود برای بررسی عملکرد آیرودینامیکی توربین داریوس سه پره مجهز به پره های کمکی استفاده شده است. پره های کمکی تحت چندین زاویه اتصال (ψ) روی روتور متعارف داریوس سه پره °0، °15، °30، °45 و °60 مورد آزمایش قرار گرفتند. محاسبات برای سه پتانسیل باد 7، 10 و 14 متر بر ثانیه و نسبت های مختلف سرعت نوک پره (TSR) در محدوده 5/0 تا 5/2 انجام گرفت. نتایج حاصل برای روتور سه پره متعارف با داده های موجود در ادبیات فن مقایسه شد و توافق منطقی بین آنها بدست آمد. با تجزیه و تحلیل کلی پارامترهای در نظر گرفته شده، مشخص شد که روتور هیبریدی با زاویه اتصال صفر، حداکثر ضریب توان معادل با 2714/0، 3265/0 و 3607/0 را به ترتیب در سرعت های جریان آزاد 7، 10 و 14 متر بر ثانیه در میان کلیه حالت های بررسی شده فراهم می کند.  
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] R.V Brulle. "Feasibility investigation of the giromill for generation of electrical power. Technical discussion," Energy Research and Development Administration, COO/2617, 1976/1/2/ 1977.
 
[2] Y. Bazilevs, A. Korobenko, X. Deng, J. Yan, M. Kinzel, J. O. Dabiri, "Fluid-structure interaction modeling of vertical-axis wind turbines," J Appl Mech Trans ASME, Vol. 81, 2014/08/01/ 2014, https://doi.org/10.1115/1.4027466.
 
[3] J.D.K. Bishop, G.A.J. Amaratunga, "Evaluation of small wind turbines in distributed arrangement as sustainable wind energy option for Barbados," Energy Convers Manage, Vol. 49, pp. 1652-1661, 2007/11/08/ 2008, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2007.11.008.
 
[4] M.A. Singh, A. Biswas, R.D. Misra, "Investigation of self-starting and high rotor solidity on the performance of a three S1210 blade H-type Darrieus rotor," Renewable Energy, Vol. 76, pp. 381-387, 2014/11/27/ 2015,
 
[5] S.M.H. Karimian, A. Abdolahifar, “Performance investigation of a new Darrieus Vertical Axis Wind Turbine,”  Energy, Vol. 191, 2020.
 
[6] M.H. Mohamed, A. Dessoky, F. Alqurashi, "Blade shape effect on the behavior of the H-rotor Darrieus wind turbine: Performance investigation and force analysis," Energy, Vol. 179, pp. 1217-1234, 2019/07/25/ 2019.
 
 [7] O.S. Mohamed, A.A. Ibrahim, A.K. Etman, A.A. Abdelfatah, A.M.R. Elbaz, "Numerical investigation of Darrieus wind turbine with slotted airfoil blades," Energy Conversion and Management, Vol. 5, 2020/01/01/ 2020.
 
[8] T. Zhang, Zh.Wang, W. Huang, D. Ingham, L. Ma, M. Pourkashanian,  "A numerical study on choosing the best configuration of the blade for vertical axis wind turbines," Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 201, 2020/06/01/ 2020.
 
[9] K. H. Wong, W. T. Chong, S. Ch. Poh, Y.Ch. Shiah, N. L. Sukiman, Ch.T. Wang, "3D CFD simulation and parametric study of a flat plate deflector for vertical axis wind turbine," Renewable Energy, Vol. 129, 2018/05/01/ 2018.
 
[10] H. Jeong, A. Abdolahifar, S.M.H. Karimian, "Numerical analysis of the pitch angle effect on the performance improvement and flow characteristics of the 3-PB Darrieus vertical axis wind turbine," Energy, Vol. 239, 2022/01/15.
 
[11] K. Qasemi, L.N. Azadani, "Optimization of the power output of a vertical axis wind turbine augmented with a flat plate deflector," Energy, Vol. 202, 2020/04/01/ 2020.
 
[12] A. Hosseini, N. Goudarzi, "Design and CFD study of a hybrid vertical-axis wind turbine by employing a combined Bach-type and H-Darrieus rotor systems," Energy Conversion and Management, Vol. 189, pp. 49-59, 2019/03/68/ 2019.
 
 
[13] K. Liu, M. Yu, W. Zhu, "Enhancing wind energy harvesting performance of vertical axis wind turbines with a new hybrid design: a fluid-structure interaction study", Renewable Energy, Vol. 140, pp. 912-927, 2019/03/12/ 2019.
 
[14] A. Pallotta, D. Pietrogiacomi, G.P. Romano, "HYBRI–A combined Savonius- Darrieus wind turbine: performances and flow fields," Energy, Vol. 191, 2020.
 
[15] A.M. Abdelsalam, M.A. Kotb, Kh. Yousef, I.M. Sakr, Performance study on a modified hybrid wind turbine with twisted Savonius blades, Vol. 241, 2021.
 
[16] A. Tripathi, P. Das, T. Aggarwal, "Sahil, Efficiency enhancement of a hybrid Vertical axis wind turbine by utilizing Optimum parameters," Materials Today: Proceedings, 2022.
 
[17] M. Asadi, R. Hassanzadeh, "On the application of semicircular and Bach-type blades in the internal Savonius rotor of a hybrid wind turbine system," Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 221, 2022/10/15/ 2022.
 
[18] F. Arpino, G. Cortellessa, M. Scungio, G. Fresilli, A. Facci, A. Frattolillo, "PIV measurements over a double bladed Darrieus-type vertical axis wind turbine: A validation benchmark," Flow Measurement and Instrumentation, Vol. 82, 2021/12/01/ 2021.
 
 
[19] M. Ahmad, A. Shahzad, F. Akram, F. Ahmad, S.I. AliShah, "Design optimization of Double-Darrieus hybrid vertical axis wind turbine," Ocean Engineering, Vol. 254, 2022/06/15/ 2022.
 
[20] R.A. Ghazalla, M.H. Mohamed, A.A. Hafiz, "Synergistic analysis of a Darrieus wind turbine using computational fluid dynamics," Energy, Vol. 189, 2019/12/15 2019.
 
[21] R. Bravo, S. Tullis, S. Ziada, "Performance testing of a small vertical-axis wind turbine," Proceedings of the 21st Canadian Congress of Applied Mechanics (CANCAM07), Toronto, Canada, Vol. 3-7, 2007.
 
[22] R. Lanzafame, S. Mauro, M. Messina, "2D CFD modeling of H-Darrieus wind turbines using a transition turbulence model," Energy Proced. Vol. 45, pp. 131–140, 2014/01/15 2014.
 
دوره 33، شماره 2 - شماره پیاپی 155
خرداد و تیر 1403
صفحه 45-54

  • تاریخ دریافت 23 فروردین 1403
  • تاریخ بازنگری 11 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش 16 اردیبهشت 1403