هیدروفویل میکروتوربین آبی محور عمود داریوس نوع اچ روتور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه دریانوردی و علوم دریایی چابهار، چابهار، ایران

2 کارشناس، مهندسی عمران، دانشگاه پیام نور مرکز اردبیل، اردبیل، ایران

چکیده

در این تحقیق برای تحلیل آیرودینامیکی هیدروفویل میکروتوربین آبی محور عمود داریوس نوع اچ، سه هیدروفویل NACA0015، NACA0018 و NACA0021 انتخاب و با استفاده از معادله بیزیر هیدروفویل‌ ها با استفاده از مدل اصلی آن، مدل‌ سازی شد. سپس با استفاده از روش‌ کدنویسی HOPMBL که با روش المان مرزی حل شد، ضریب توزیع فشار هیدروفویل NACA0015 نسبت به دو هیدروفویل دیگر در اعداد رینولدز مختلف شرایط بهتری داشت و در روش دیگر با استفاده از نرم افزار Q-Blade هیدروفویل NACA0015 نسبت ماکزیمم ضریب لیفت به درگ در عدد رینولدز 53670 نسبت به سایر هیدروفویل‌ها بیش‌تر و در زاویه 5.9 درجه برابر 24.3 می‌باشد و بخاطر همین، هیدروفویل NACA0015 انتخاب شد. سپس برای تحلیل هیدرفویل از نرم افزار فلوئنت از مدل Kω-SST استفاده تا ضریب لیفت، ضریب درگ و ضریب توزیع فشار را بر حسب طول بدست آورده و با داده بدست آمده از نرم افزار Q-Blade مقایسه و همخوانی خوبی داشت. در ادامه میکرو توربین آبی با هیدروفویل NACA0015 با طول وتر، ارتفاع پره و شعاع روتور 6.4، 35 و 18.5 سانتی‌ متر در نرم‌ افزار کتیا طراحی و ساخته شد. سپس هیدروتوربین طراحی شده در نرم‌ افزار انسیس فلوئنت با مدل Realizable k-e شبیه ‌سازی و در شرایط سرعت و فشار استاتیکی مورد تحلیل قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها


[1] Malipeddi, A. Chatterjee, D. (2012), “Influence of duct geometry on the performance of Darrieus hydroturbine,” Renewable Energy 43, pp. 292-300.
[2] Khan, M.  Iqbal, M. Quaicoe, J. (2008), “River current energy conversion systems: Progress, prospects and challenges,” Renewable and sustainable energy reviews,12, pp. 2177-2193.
[3] Vermaak, H. Kusakana, K.  Koko, S. (2014), “Status of micro-hydrokinetic river technology in rural applications: A review of literature,” Renewable and Sustainable Energy Reviews 29, pp. 625–633.
[4] Li, Y.   Calısal, S. (2010), “Modeling of twin-turbine systems with vertical axis tidal current turbines: Part I—Power output,” Ocean Engineering, 37, pp. 627–637.
[5] Yang, B. Lawn, C. (2011), “Fluid dynamic performance of a vertical axis turbine for tidal currents,” Renewable Energy 36, pp. 3355-3366.
[6] Kinsey, T.  Dumas, G.  Lalande, G.  Ruel, J.   Méhut, A.  Viarouge, P.  Lemay, J. Jean, Y. (2011), “Prototype testing of a hydrokinetic turbine based on oscillating hydrofoils,” Renewable Energy, 36, pp.1710-1718.
[7] Wonga, H. Tong Chonga, K. Liana Sukiman, W. Chew poh, N. Shiah, S. and Wang, C. (2017), “Performance enhancements on vertical axis wind turbines using flowaugmentation systems: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 73 pp 904-921.
[8] Khan, M.  Bhuyan, G.  Iqbal, M. Quaicoe, J. (2009), “Hydrokinetic energy conversion systems and assessment of horizontal and vertical axis turbines for river and tidal applications: A technology status review,” Applied energy 86, pp. 1823-1835.
[9] Hwang, I.  Lee, Y.  Kim, S. (2009), “Optimization of cycloidal water turbine and the performance improvement by individual blade control,” Applied Energy 86, pp. 1532–1540.
[10] Anyi, M.  Kirke, B. (2010), “Evaluation of small axial flow hydrokinetic turbines for remote communities,” Energy for Sustainable Development, pp. 110–116.
[11] Guney, M.  Kaygusuz, K. (2010), “Hydrokinetic Energy Conversion Systems: A Technology 69 Status Review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, pp. 2996–3004.
[12] Lago, L.  Ponta, F.  Chen, L. (2010), “Advances and Trends in Hydrokinetic Turbine Systems,” Energy for Sustainable Development, 14, pp. 287–296.
[13] Dai, Y.  Gardiner, N. Sutton, R.  and Dyson, P. (2011), “Hydrodynamic analysis models for the design of Darrieus-type vertical-axis marine current turbines,” J. Engineering for the Maritime Environment, Proc. IMechE, Vol. 225 Part M.
[14] Chime, A. (2013), “Analysis of Hydrokinetic Turbines in Open Channel Flows,” Thesis submitted for the degree of Master of Science in Mechanical Engineering University of Washington.
[15] Schleicher, W. Riglin, J.  Kraybill, Z. Oztekin, A. (2013), “Design and Simulation of a Micro Hydrokinetic Turbine,” Proceedings of the 1st Marine Energy Technology Symposium, METS13, Washington, D.C.
[16] Fleisinger, M.Vesenjak, M. Hriberšek, M. (2014), “Flow Driven Analysis of a Darrieus Water Turbine,” Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 60(2014)12, pp. 769-776.
[17] Dhadwad, A. Balekar, A. Nagrale, P. (2015), “Literature Review on Blade Design of Hydro- Microturbines,” International Journal of Modern Trends in Engineering and Research (IJMTER), Volume 02, Issue 02, e-ISSN: 2349-9745, p-ISSN: 2393-8161, February.
[18] Yang, Y., Diaz, I., Morales, M., and Obregon, P. (2015), "A vertical axis wave turbine with cup blades," in Proceedings of ASME 34th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, St. John’s, NL, Canada, May 31 – June 5.
[19] Yingchen, Y. Isaiah, D.  Quintero, S. (2016), A VERTICAL AXIS WAVE TURBINE WITH HYDROFOIL BLADES, Proceedings of the ASME 2016 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, November 11-17, 2016, Phoenix, Arizona, USA.
 [20] Vince, J., “Mathematics for Computer Graphics”, 3rd Edition, Springer, pp. 17-37, 2010.
]21[ ش. کوراوند، ب. معتکف ایمانی، ع. ماشاله کرمانی، طراحی و تحلیل عملکرد توربین بادی کوچک با ایرفویل ترکیبی، فصلنامه علمی ترویجی انجمن‌های انرژی‌های تجدید پذیر و نو، سال سوم، شماره دوم، زمستان 1395، ص 65-73.
[22] Pinkerton, R. M., (1938), "The Variation with Reynolds Number of Pressure Distribution over an Airfoil Section," Technical Report No. 613, NASA, Cranfield, UK.
[23] Danao, L. Abuan, B. Howel, R. (2016), Design Analysis of a Horizontal Axis Tidal Turbine.
[24] Maître, T.  Amet, E and Pellone, C. (2013), “Modeling of the Flow in a Darrieus Water Turbine: Wall Grid Refinement Analysis and Comparison with Experiments”, Renewable Energy, vol. 51, pp. 497 – 512.