بهبود عملکرد آیرودینامیکی توربین بادی محور عمودی ترکیبی داریوس-ساونیوس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران، ایران

2 صنعتی امیرکبیر*مهندسی هوافضا

چکیده

پره‌های پشت به باد توربین‌های ساونیوس اثر منفی در تولید گشتاور این توربین‌ها دارند. با افزایش نسبت سرعت نوک پره این اثر منفی در تولید گشتاور بیشتر می‌شود. به همین علت بخش ساونیوس در توربین‌های ترکیبی داریوس-ساونیوس پس از شروع به حرکت و با افزایش نسبت سرعت نوک پره، گشتاور منفی تولید می‌نماید. در پژوهش حاضر، مقابل پره‌های پشت به باد توربین ساونیوس یک دیواره قرار داده شده است تا اثرات منفی این پره‌ها در تولید گشتاور کاهش یابد و در نتیجه عملکرد آیرودینامیکی آن بهبود داده شود. دو نوع پره‌ی ساونیوس با طول قوس مختلف و سه نوع دیواره با جانمایی مختلف به‌صورت سه‌بعدی شبیه‌سازی شده و گشتاور تولیدی و مقدار نوسانات گشتاور آن‌ها در یک دور کامل محاسبه شده است. توربین ساونیوسی که بیشترین گشتاور متوسط و کم‌ترین نوسانات گشتاور را دارد روی یک توربین داریوس پره مستقیم سوار شده و توربین ترکیبی را تشکیل داد‌ه‌ است. در مقایسه با توربین داریوس پره مستقیم، در نسبت سرعت نوک پره‌ی 0.9 توربین ترکیبی پیشنهادی  2.3 درصد گشتاور متوسط بیشتر و 40 درصد نوسانات گشتاور کمتری دارد. این امر نشان می‌دهد توربین ترکیبی پیشنهادی در مقایسه با مدل‌های متداول خود از نظر نسبت سرعت نوک پره، حوزه‌ی کاری گسترده‌تری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Aerodynamic Performance Improvement of Hybrid Darrieus-Savonius Vertical Axis Wind Turbine

نویسندگان [English]

  • abolfazl abdolahifar 1
  • S. M. Hossein Karimian 2
1 Aerospace Faculty, AmirKabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran,Iran
2 Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

Returning blades of Savonius vertical axis wind turbines make negative effects on total moment produced by the turbines especially at high TSRs. For hybrid Darrieus-Savonius VAWTs at dynamic mode, with TSR increment from self-starting to that of high values, returning blades of its Savonius part make the whole part to produce negative moment. In present work, in order to reduce negative effects of returning blades of Savonius VAWTs and consequently improve its aerodynamic performance, a wall is placed in front of them. Several configurations including two types of blade shapes with three types of wall placements are simulated three dimensionally and their output-moment and moment fluctuations are computed for one complete cycle. Desired Savonius VAWT with suitable wall which produces the most average-moment and the least moment fluctuations are mounted on a straight-blade Darrieus VAWT and they formed a hybrid VAWT. In comparison to straight-blade VAWT, at TSR of 0.9 proposed hybrid VAWT produces 2.3% more average-moment along with 40% less moment fluctuations. This means in term of TSR values, proposed hybrid VAWT has wider operating range in comparison to its general types.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Darrieus
  • Savonius
  • Hybrid turbine
  • Dynamic mode
  • numerical simulation