اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 38 |
| تعداد شماره‌ها | 1,247 |
| تعداد مقالات | 9,024 |
| تعداد مشاهده مقاله | 7,932,537 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,748,541 |
بررسی عددی رفتار توربین بادی ترکیبی متشکل از پره‌های نوع باخ به عنوان روتور داخلی | ||
| مکانیک سیالات و آیرودینامیک | ||
| مقاله 3، دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 33، مرداد 1403 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| نویسندگان | ||
| محمد اسدی1؛ رحیم حسن زاده* 2 | ||
| 1دکتری،دانشگاه صنعتی ارومیه،ارومیه، ایران | ||
| 2دکتری ،دانشگاه صنعتی ارومیه،ارومیه، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 18 اردیبهشت 1403، تاریخ بازنگری: 29 خرداد 1403، تاریخ پذیرش: 16 تیر 1403 | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله، نوع جدیدی از توربین‌های بادی محور عمودی ترکیبی معرفی شده و رفتار آیرودینامیکی آن با کمک دینامیک سیالات محاسباتی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ساختار روتور مورد بررسی، از پره‌های نوع باخ به عنوان روتور داخلی استفاده شده است. جریان در میدان محاسباتی به صورت تراکم‌ناپذیر ، ناپایا و آشفته است. علاوه بر آن، برای مدل‌سازی تنش رینولدز از روش آشفتگی SST k- استفاده شده است. هدف از این تحقیق، ارائه شرایط عملکردی مناسب برای روتور مورد مطالعه می‌باشد. در این راستا، عملکرد روتور و ضریب توان توربین بادی ترکیبی در نسبت سرعت نوک (TSR) 5/3 ،5/2 و 5/1 و سرعت آزاد باد (U) 5 و 10 متر برثانیه و زاویای اتصال (φ)o0، o45 و o90 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به‌دست آمده نشان دادند که با افزایش مقدار TSR میدان سرعت و ورتیسیته داخل روتور به ترتیب ضعیفتر و قوی‌تر شده و مساحت ناحیه مرده گسترش یافته است. همچنین، مقدار φ با ضریب توان رابطه مستقیم داشته، به گونه‌ای که با افزایش مقدار φ، ضریب توان روتور افزایش یافته است. از سوی دیگر، بیشترین توان در شرایط 5/1 = TSR، o90 =φ و m/s 10 =U تولید شده و مقدار آن برابر 39/0 است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| توربین بادی محور عمودی؛ ساونیوس؛ داریوس؛ ناحیه مرده؛ ضریب توان | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical investigation of the behavior of hybrid wind turbine consisting of Bach type blades as internal rotor | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohammad Asadi1؛ Rahim Hassanzadeh2 | ||
| 1Ph.D., Urmia University of Technology, Urmia, Iran | ||
| 2Ph.D., Urmia University of Technology, Urmia, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this article, a new type of hybrid vertical axis wind turbines is introduced and its aerodynamic behavior is evaluated with the help of Computational Fluid Dynamics. In the investigated rotor structure, Bach-type blades are used as the inner rotor. The flow in the computational domain is incompressible, unsteady and turbulent. Beyond that, SST k- turbulence method is used to model the Reynolds stress. The purpose of this research is to provide suitable performance conditions for the studied rotor. In this regard, the performance of the rotor and the power coefficient of the hybrid wind turbine in tip speed ratio (TSR) of 3.5, 2.5, and 1.5 and free wind speed (U) of 5 and 10 m/s and attachment angles(φ) of 0˚, 45˚ and 90˚ are investigated. The obtained results showed that with increasing TSR value, the velocity and vorticity field inside the rotor became weaker and stronger respectively and the area of the dead band expanded. In addition, the value of φ has a direct relationship with the power coefficient, in such a way that with the increasing of the value of φ, the power coefficient of the rotor has increased. On the other hand, the maximum power is produced in the conditions of TSR = 1.5, φ = 90˚ and U = 10 m/s and its value is 0.39. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Vertical axis wind turbine, Savonius, Darrieus, Dead band.Power coefficient | ||
| مراجع | ||
|
Ghosh A., Biswas, A., Sharma, K. K., and Gupta, R. “Computational analysis of flow physics of a combined three bladed Darrieus Savonius wind rotor”. J. Energy Inst., Vol. 88(4), pp.425-37, 2015. Doi: 10.1016 /j.joei.2014.11.001. [2] Mohamed, M. H. “Impacts of solidity and hybrid system in small wind turbines performance”. Energy., Vol. 57, pp. 495-504, 2013. Doi: 10.1016/j.energy.2013. 06.004. [3] Bouhal, T., Rajad, O., Kousksou, T., Arid, A., El Rhafiki, T., and Jamil, A. “CFD performance enhancement of a low cut-in speed current Vertical Tidal Turbine through the nested hybridization of Savonius and Darrieus”. Energy Convers. Manag., Vol. 169, pp. 266-78, 2018. Doi: 10.1016/j. enconman.2018.05.027. [4] Liang, X., Fu, S., Ou, B., Wu, C., Chao, C. Y. H., and Pi, K. “A computational study of the effects of the radius ratio and attachment angle on the performance of a Darrieus-Savonius combined wind turbine”. Renew. Energy., Vol. 113, pp. 329-34, 2017. Doi: 10.1016/j.renene.2017.04.071. [5] Saini, G. and Saini, RP. “A numerical analysis to study the effect of radius ratio and attachment angle on hybrid hydrokinetic turbine performance”. Energy Sustain. Dev., Vol. 47, pp. 94-106, 2018. Doi: 10.1016/j.esd.2018.09.005. [6] Hosseini, A. and Goudarzi, N. “Design and CFD study of a hybrid vertical-axis wind turbine by employing a combined Bach-type and H-Darrieus rotor systems”. Energy Convers. Manag., Vol. 189, pp. 49-59, 2019. Doi: 10.1016/j.enconman.2019.03. 068. [7] Liu, K., Yu, M., and Zhu, W. “Enhancing wind energy harvesting performance of vertical axis wind turbines with a new hybrid design: A fluid-structure interaction study”. Renew. Energy., Vol. 140, pp. 912-27, 2019. Doi: 10.1016/j.renene .2019.03 .120. [8] Saini, G. and Saini, R. P. “Comparative investigations for performance and self-starting characteristics of hybrid and single Darrieus hydrokinetic turbine”. Energy Rep., Vol. 6, pp. 96-100. 2020. Doi: 10.1016/j.egyr.2019.11.047. [9] Bhuyan, S. and Biswas, A. “Investigations on self-starting and performance characteristics of simple H and hybrid H-Savonius vertical axis wind rotors”. Energy Convers. Manag., Vol. 87, pp. 859-67, 2014. Doi: 10.1016/j.enconman.2014 .07. 056. [10] Gupta, R., Biswas, A., and Sharma, K. K. “Comparative study of a three-bucket Savonius rotor with a combined three-bucket Savonius–three-bladed Darrieus rotor”. Renew. Energy., Vol. 33(9), pp. 1974-81, 2008. Doi:10.1016/j.renene. 2007. 12.008. [11] Alom, N. and Saha, U. K. “Influence of blade profiles on Savonius rotor performance: Numerical simulation and experimental validation”. Energy Convers. Manag., Vol. 186, pp. 267-77, 2019. Doi: 10.1016/j.enconman.2019.02.058. [12] Kumar, R. S., Premkumar, T. M., Seralathan, S., Xavier, D. D., Elumalai, E. S., and Hariram, V. “Simulation studies on influence of shape and number of blades on the performance of vertical axis wind turbine”. Mater. Today: Proc., Vol. 33, pp. 3616-20, 2020. Doi: 10.1016/j.matpr.2020. 05.665. [13] Roy, S. and Saha, U. K. “Wind tunnel experiments of a newly developed two-bladed Savonius-style wind turbine”. Appl. Energy., Vol. 137, pp. 117-25, 2015. Doi: 10.1016/j. apenergy.2014.10.022. [14] Mohamed, M. H. “Performance investigation of H-rotor Darrieus turbine with new airfoil shapes”. Energy, Vol. 47(1), pp. 522-30, 2012. Doi: 10.1016/j .energy.2012.08.044. [15] Mohamed, M. H., Dessoky, A., and Alqurashi, F. “Blade shape effect on the behavior of the H-rotor Darrieus wind turbine: Performance investigation and force analysis”. Energy, Vol. 179, pp. 1217-34, 2019. Doi: 10.1016 /j.energy.2019 .05.069. [16] Song, C., Wu, G., Zhu, W., and Zhang, X. “Study on aerodynamic characteristics of Darrieus vertical axis wind turbines with different airfoil maximum thicknesses through computational fluid dynamics”. Arab. J. Sci. Eng., Vol. 45(2), pp. 689-98, 2020. Doi: 10.1007/s 13369-019-04127-8. [17] Rezaeiha, A., Kalkman, I., and Blocken, B. “CFD simulation of a vertical axis wind turbine operating at a moderate tip speed ratio: Guidelines for minimum domain size and azimuthal increment”. Renew. Energy., Vol. 107, pp. 373-85, 2017. Doi: 10.1016 /j.renene.2017.02.006. [18] Asadi, M. and Hassanzadeh, R. “Effects of internal rotor parameters on the performance of a two bladed Darrieus-two bladed Savonius hybrid wind turbine”. Energy Convers. Manag., Vol. 238, pp. 114-109, 2021. Doi:10.1016/j .enconman.2021 .114109. [19] Sobhani, E., Ghaffari, M., and Maghrebi, M. J. “Numerical investigation of dimple effects on darrieus vertical axis wind turbine”. Energy., Vol. 133, pp. 231-41, 2017. Doi: 10.1016/j.energy.2017.05.105.
[22] Tahani, M., Rabbani, A., Kasaeian, A., Mehrpooya, M., and Mirhosseini, M. “Design and numerical investigation of Savonius wind turbine with discharge flow directing capability”. Energy., Vol. 130, pp. 327-38, 2017. Doi: 10.1016/j.energy.2017 .04.125. [23] Hassanzadeh, R. and Mohammad, N. M. “Effect of Overlapping Size on the Performance of the Savonius Wind Turbine, in Both Conventional and the Bach-Type Models”. Modares Mechanical Engineering., Vol. 85, pp. 2599-2606, 2019. (In Persian). DOR: | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 155 |
||