مطالعه نظری و آزمایشگاهی تاثیر افزایش نسبت منظری روتور بر نیروی لحظه‌ای راه‌اندازی توربین باد عمود محور داریوس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

2 دانشیار، مهندسی مکانیک، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرمی، گرمی، ایران

4 دانشجوی کارشناسی ارشد، اقتصاد، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

سه ایرفویل NACA0015، NACA0018 و NACA0021 انتخاب و در نرم­افزار Q-Blade ضرایب برآ، پسا و نسبت بیشینه ضرایب برآ به پسا مشخص و در نهایت ایرفویل ناکا 0015 در سرعت 5 و 10 متر بر ثانیه بهترین عملکرد را داشته و انتخاب شد. برای حل از نرم افزار فلوئنت که پایه اساس آن بر اساس روش حجم محدود است، استفاده شد. برای تحلیل عددی از روش توربولانسی K-ω SST و با نتایج آزمایشگاهی مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. طرح­واره توربین بادی در نرم­افزار کتیا طراحی و ­ارتفاع پره­های طراحی و ساخته شده برابر 35 و 75 سانتی­­متر، شعاع پره 5/18 سانتی­متر و طول ایرفویل 4/6 سانتی­­متر است. نتایج بدست آمده نشان داد که برای راه­­اندازی توربین بادی پره متخلخل در ارتفاع 35 سانتی­متری در سرعت­های یک، دو، سه، چهار، پنج، هفت، 45/7 ، 25/8، 5/8 متر بر ثانیه 50%، 50٪، 33 %، 50%، 50٪، 60%، 57٪، 55٪، 50٪ و برای راه­­اندازی توربین بادی پره متخلخل در ارتفاع 75 سانتی­متری در سرعت­ یک، دو، سه، چهار، پنج، هفت، 45/7، 25/8، 5/8 ،9 و 5/9 متر بر ثانیه 6/66٪، 75%، 80%، 4/71٪ ، 6/66%، 9/76٪، 80٪، 82%، 89% و 100% نیروی راه­اندازی توربین بادی پره صاف در همان ارتفاع لازم است.

کلیدواژه‌ها


[1] R. Firdaus, T.  Kiwata, T. kano and K.  Nagao, Numerical and experimental studies of a small vertical axis wind turbine with variable – pitch straight blades, Journal of Fluid Science and Technology, Vol.10, No.1, pp.220-228, 2015.
[2] M. Bahrami and P. Abbaszadeh, An overview of renewable energies in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 24, pp.198–208, 2013.
 [3] D. Nagarkar and D. Khan, 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, Vol. 145, pp. 1-13, 2018.
 [4] A. Sengupta, A. Biswas and R. Gupta, R, Determination of vertical axis wind turbines optimal configuration through CFD simulations, International Conference on Future Environment and Energy, Vol. 28, pp. 13 -19, 2012.
 [5] K. Gharali and D. Johnson, Numerical modeling of an S809 airfoil under dynamic stall, erosion and high reduced frequencies, Applied Energy, Vol. 93, pp. 45 -52, 2012.
 [6] Y. Lee and H. Lim, Numerical study of the aerodynamic performance of a 500 W Darrieus-type vertical-axis wind turbine, Renewable Energy, Vol. 83, pp.407 - 415, 2015.
 [7] M. Douak, Z. Aouachira, R. Rabehi and N. Allam, Wind energy systems: Analysis of the self-starting physics of vertical axis wind turbine, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 81, No. 1, pp. 1602-1610, 2018.
 [8] P. Fuglsang and K. Thomsen, Cost Optimization of Wind Turbines for Large Scale Offshore Wind Farms, Risoe National Lab., Roskilde (Denmark). Wind Energy and Atmospheric Physics Dept, 1998.
 [9] T. Benini and A. Toffolo, Optimal design of horizontal-axis wind turbines using blade element theory and evolutionary computation, Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 124, No. 4, pp. 357–363, 2002.
 [10] Y. Hu and S. Rao, Robust design of horizontal axis wind turbines using taguchi method, Journal of Mechanical Design, Vol.133, No. 11, pp:1-15, 2011.
[11] E. Sobhani, M. Ghaffari and M. Maghrebi, Numerical investigation of dimple effects on darriues vertical axis wind turbine, Energy, Vol. 133, pp. 231-241, 2017.
[12] J. Vince, Mathematics for Computer Graphics. 3rd Edition, Springer, pp: 17-37, 2017.
 [13] R. M. Pinkerton, The Variation with Reynolds Number of Pressure Distribution over an Airfoil Section, Technical Report No. 613, NASA, Cranfield, UK, 1938.
 [14] L.A. Danao, B. Abuan, R. Howel, Design analysis of a horizontal axis tidal turbine, Asian Wave and Tidal Conference, 2016.