بررسی عددی گشتاور راه‌اندازی توربین باد محور عمودی داریوس با پره جی-شکل ‏

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

پژوهش کنونی با بهره‌گیری از شبیه‌سازی سه بعدی جریان حول توربین داریوس سه پره‌ای به بررسی توان راه‌اندازی توربین می‌پردازد. دو نوع توربین ‏پره مستقیم و پره مارپیچ مجهز به پره‌هایی با پروفیل جی-شکل مورد بررسی قرار گرفته‌اند. جهت ارزیابی جامع، تاثیر کمیت‌های گوناگون نظیر سرعت باد، ‏ارتفاع پره‌ها و باز یا بسته بودن انتهای پره جی-شکل مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج با نتایج توربین مجهز به پره‌های کامل مقایسه شده‌اند. تحلیل جریان ‏حول پره آشکار ساخت که گردابه‌های شکل گرفته در سطح فشار پره جی-شکل باعث افزایش بیشتر فشار در این سطح شده و در نتیجه موجب افزایش ‏گشتاور تولیدی می‌شوند. با بستن انتهای پره جی-شکل می‌توان از خروج این گردابه‌ها در لبه‌های انتهایی جلوگیری کرد که تاثیر مثبت این تغییر، در ‏شرایط راه‌اندازی و شرایطی که روتور دارای چرخش است قابل ملاحظه است. نتایج نشان دادند که متوسط گشتاور تولیدی برای توربین پره مستقیم و پره ‏مارپیچ مجهز به پره جی-شکل با انتهای بسته به ترتیب تحت شرایط راه‌اندازی 5/38 و 21 درصد و در نسبت سرعت نوک پره کم به ترتیب 5/49 و 9/41 ‏درصد نسبت به توربین با پره کامل افزایش داشته است. همچنین اثر مثبت استفاده از پره‌های جی-شکل تحت شرایط راه‌اندازی برای سرعت‌های کم باد و ‏ارتفاع‌های بلندتر پره بارزتر می‌باشد که این پره را به گزینه مناسبی برای به کارگیری توربین در مناطق شهری بدل می‌کند.‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical study of self-starting torque in Darius ‎vertical axis wind turbines with J-type blades ‎

نویسندگان [English]

  • Majid Bazargan 1
  • Ramin Farzadi 2
2 Ph.D. Candidate, Mechanical Department, K. N. Toosi University of Technology, Tehran Iran
چکیده [English]

The current study has used three-dimensional simulation of flow around the three-bladed Darrieus ‎turbine to investigate the turbine's self-starting power. Two types of straight bladed and helical bladed ‎turbines, which are equipped with a J-type blades are considered. To fully investigate, the effects of various ‎parameters including wind speed, blade height, and the tips shape of J-type blades which could be open or ‎closed have been studied and the results have been compared with those of the turbine with conventional ‎blades. The analysis of the flow around the J-type blades determined that the vortices formed on the ‎pressure side increase the pressure on this surface and thus rise the torque production. By closing the ends ‎of the J-type blade, these vortices are prevented from exiting at the ends that leads to a substantial ‎improvement on the self-starting and low TSR situations. The results showed that the average torque ‎produced by the straight and helical bladed turbines equipped with closed end J-type blades is respectively ‎‎38.5% and 21% higher than the turbines with full profile blades under self-start-up conditions, and the ‎aforementioned percentages are 49% and 41.9% at low TSRs. It was also concluded that the positive effect ‎of using J-type blades under self-starting conditions is more pronounced at low wind speeds and higher ‎blade heights, which makes these blades a viable option for urban applications.‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • Darrieus turbine
  • J-type blade
  • Self-starting power
  • Straight bladed turbine
  • Helical bladed &lrm؛ &lrm؛ turbine