طراحی یک نوع فلپ جهت افزایش توان تولیدی توربین باد محور افقی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 صنعتی امیرکبیر*مهندسی هوافضا

2 دانشکده مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

نصب سطوح برآافزا یا فلپ در لبه فرار معمولا بمنظور بهبود ضریب لیفت مقاطع آئرودینامیکی مورد استفاده قرار می گیرد. طرحهای مختلفی از فلپ برای کاربردهای مختلف تاکنون ارائه شده اند. در این تحقیق اثر افزودن فلپهای مسطح همراستا با خط انحنای مقطع پره به یک توربین باد محور افقی و بهینه سازی محل و میزان طول آن بررسی شده است. افزودن سطوح برآافزا به دلیل نیاز به تغییرات جزیی در پره‌های موجود نسبت به سایر روش‌های اصلاح هنندسه پره به منظور بهینه‌سازی آئرودینامیکی آن مقرون به صرفه تر است. اینکار باعث افزایش راندمان پره و در نهایت افزایش ضریب توان آن بدون نیاز به تغییر در هندسه پره مبنا می‌شود. برای تحلیل توان تولیدی از الگوریتم اندازه حرکت المان پره اصلاح شده و برای محاسبه ضرایب آئرودینامیکی مقطع پره از حل معادلات حاکم بر جریان بروش دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. توربین مبنا از نوع TU-BERT با توان نامی 2 کیلووات انتخاب شد. در این تحقیق محل و میزان طول سطح براافزا برای دستیابی به توان تولیدی ماگزیمم در سرعت باد 10 متر بر ثانیه بهینه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که سطوح برآافزا در صورت طراحی و چیدمان مناسب می تواند ضریب توان توربین TU-BERT را به میزان 39% نسبت به پره مبنا افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimum Design of Blade Flaps for Improving the Power Generation of a Horizontal Axis Wind Turbine

نویسندگان [English]

  • alireza jahangirian 1
  • nima alizadeh 2
1 Aerospace Engineering Department Amirkabir university of technology
2 aerospace engineering department Amirkabir university of technology
چکیده [English]

Several types of trailing edge flaps have been designed in order to improve the aerodynamic performance of airfoils in different applications. However the need for complex mechanisms in the proposed designs has been one of the main obstacles on their application, especially in the case of wind turbines. In this research, a new type of add-on flap is presented and the effect of adding it to the blade of a HAWT and optimizing its location and length is investigated. The use of add-on flap is more cost-effective than other conventional methods since it does not need major modifications to the existing blades. The modified blade element momentum algorithm is used to calculate the generated power. For increasing the accuracy , the aerodynamic coefficients are obtained by numerical solution of the governing equations, while in most similar studies, traditional methods based on airfoil linear theory were used. The results showed that the modification made in the blade momentum element algorithm increased the accuracy of the solver while maintaining its computational speed. The selected base turbine in this research is T-U-Bert with a nominal power of 2 kW. Finally, to improve the power production of this turbine at wind speed of 10 M/S an optimal flap arrangement is introduced. The results show that the value of the base turbine power coefficient is increased from 0.29 to 0.41,

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wind turbine
  • power coefficient
  • Flap design
  • Blade element momentum
  • Aerodynamic Optimization