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 استادیار، مهندسی مکانیک، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 کارشناس، مهندسی عمران، دانشگاه پیام نور اردبیل، اردبیل، ایران

4 کارشناس، اقتصاد، دانشگاه پیام نور نیر، نیر، 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 می‌باشد، استفاده شد. برای تحلیل عددی از روش توربولانسی K-ω SST و با نتایج آزمایشگاهی مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. طرح ‌واره 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 می‌باشد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد 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 ، 5/ 9 متر بر ثانیه 6/66٪، 75%، 80%، 4/71٪ ، 6/66%، 9/76٪ ، 80٪، 82%، 89% ، 100 % نیروی راه‌اندازی توربین بادی پره صاف در همان ارتفاع لازم است.

کلیدواژه‌ها


[1] Firdaus, R. Kiwata, T. kano, T. and Nagao, K. (2015), "Numerical and experimental studies of a small vertical axis wind turbine with variable – pitch straight blades", Journal of Fluid Science and Technology, 10(1), JFST0001- JFST0001.
[2] Bahrami, M. and Abbaszadeh, P. (2013), An overview of renewable energies in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 24: pp.198–208.
[3] Nagarkar. D and Khan, D. (2018), "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 ,13-1:145.
[4] Sengupta, A. R. Biswas, A and Gupta, R. (2012), "Determination of vertical axis wind turbines optimal configuration through CFD simulations", International Conference on Future Environment and Energy, Vol. 28, pp. 13 -19.
[5] Howel, R. (2012), "Numerical modeling of an S809 airfoil under dynamic stall, erosion and high reduced frequencies", Applied Energy, 93: 45 -52.
[6] Letcher, T. (2015), " Numerical study of the aerodynamic performance of a 500 W Darrieus-type vertical-axis wind turbine", Renewable Energy, 415 -407:415.
[7] Douak, M. Aouachira, Z. Rabehi, R. and Allam, N. (2017), "Wind energy systems: Analysis of the self-starting physics of vertical axis wind turbine", Renewable and Sustainable Energy Reviews.
[8] Fuglsang, P and Thomsen, K. (1998), “Cost Optimization of Wind Turbines for Large Scale Offshore Wind Farms”, Tech. Rep. Risø-R-1000(EN), Risø National Laboratory, Roskilde.
[9] Benini, and Toffolo, A. (2002), “Optimal Design of Horizontal-Axis Wind Turbines Using Blade Element Theory and Evolutionary Computation”, Journal of Solar Energy Engineering, vol. 124, pp. 357–363.
[10] Hu, Y. and Rao, S. (2011), " Robust Design of Horizontal Axis Wind Turbines Using Taguchi Method ",Journal of Mechanical Design, Vol.133, pp:1-15.
[11] Sobhani, E. Ghaffari, M. and Maghrebi, M. J. (2017), "Numerical investigation of dimple effects on darriues vertical axis wind turbine", Energy.
[12] Vince, J. (2017), "Mathematics for Computer Graphics". 3rd Edition, Springer, pp: 17-37.
 [13] Pinkerton, R. M., 1938, "The Variation with Reynolds Number of Pressure Distribution over an Airfoil Section," Technical Report No. 613, NASA, Cranfield, UK.
[14] L.A. Danao, B. Abuan, R. Howel, Design Analysis of a Horizontal Axis Tidal Turbine,2016.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 06 تیر 1400
  • تاریخ دریافت: 12 خرداد 1399
  • تاریخ بازنگری: 26 تیر 1399
  • تاریخ پذیرش: 28 مرداد 1399