
تعداد نشریات | 45 |
تعداد شمارهها | 1,391 |
تعداد مقالات | 17,020 |
تعداد مشاهده مقاله | 54,880,802 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 17,400,214 |
مطالعه عددی اثر صفحات منحرف کننده روی عملکرد توربین بادی داریوس سه پره | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
دوره 55، شماره 2 - شماره پیاپی 111، مرداد 1404، صفحه 87-96 اصل مقاله (854.67 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2025.64984.3496 | ||
نویسندگان | ||
احمدرضا تابان1؛ رحیم حسن زاده* 2 | ||
1دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران | ||
2دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران | ||
چکیده | ||
در این مطالعه، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، اثر استفاده از صفحات منحرف کننده در بهبود مشخصههای توانی توربین داریوس سه پره با پرههای مستقیم بررسی شده است. به این منظور، از 10 منحرف کننده صاف با نسبت قطر داخلی به قطر روتور 6/1 و نسبت قطر خارجی به قطر روتور 8/8 حول توربین مورد نظر استفاده شده است. محاسبات در سرعت باد 6 متر بر ثانیه و نسبتهای سرعت نوک 5/0و 5/1 و 5/2 انجام گرفته است. کد عددی استفاده شده برای توربین داریوس بدون وجود منحرف کنندهها با نتایج موجود عددی و آزمایشگاهی اعتبار سنجی شده و توافق منطقی بدست آمده است. نتایج نشان از تاثیر قابل توجه صفحات منحرف کننده روی مشخصههای توانی توربین داریوس سه پره دارد. در اثر استفاده از صفحات منحرف کننده حول توربین بادی داریوس سه پره، جریان تزریق شده به داخل روتور افزایش یافته که منجر به بهبود میدان سرعت درون روتور میشود. نتایج به دست آمده نشان میدهد که وجود منحرف کننده در نسبتهای سرعت نوک 5/0، 5/1 و 5/2 به ترتیب 3/326%، 2/70% و 201% ضریب توان متوسط روتور داریوس را افزایش میدهد. | ||
کلیدواژهها | ||
توربین بادی محور عمودی؛ روتور داریوس؛ صفحات منحرف کننده؛ ضریب توان؛ سرعت نوک بی بعد؛ ناحیه مرده | ||
مراجع | ||
[1] Whittlesey R. Chapter 10 - Vertical Axis Wind Turbines: Farm and Turbine Design. In: Letcher TM, editor. Wind Energy Engineering, Academic Press; 2017, p. 185–202. [2] B. Looney. Energy Outlook: 2020 edition. London: 2020. [3] Boulouiha HM, Allali A, Denai M. Chapter Nine - Grid Integration of Wind Energy Systems: Control Design, Stability, and Power Quality Issues. In: Rasul MG, Azad A kalam, Sharma SC, editors. Clean Energy for Sustainable Development, Academic Press; 2017, p. 239–335. [4] Alaimo A, Esposito A, Messineo A, Orlando C, Tumino D. 3D CFD Analysis of a Vertical Axis Wind Turbine. Energies (Basel) 2015;8:3013–33. [5] Saha UK, Thotla S, Maity D. Optimum design configuration of Savonius rotor through wind tunnel experiments. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 2008;96:1359–75. [6] Debnath B, Biswas A, Gupta R. Computational fluid dynamics analysis of a combined three-bucket Savonius and three-bladed Darrieus rotor at various overlap. Journal of Renewable and Sustainable Energy 2009;1. [7] Wong KH, Chong WT, Poh SC, Shiah Y-C, Sukiman NL, Wang C-T. 3D CFD simulation and parametric study of a flat plate deflector for vertical axis wind turbine. Renew Energy 2018;129:32–55. [8] Li Y, Zhao S, Qu C, Tong G, Feng F, Zhao B, et al. Aerodynamic characteristics of Straight-bladed Vertical Axis Wind Turbine with a curved-outline wind gathering device. Energy Convers Manag 2020;203:112249. [9] Jiang Y, Zhao P, Stoesser T, Wang K, Zou L. Experimental and numerical investigation of twin vertical axis wind turbines with a deflector. Energy Convers Manag 2020;209:112588. [10] Jin X, Wang Y, Ju W, He J, Xie S. Investigation into parameter influence of upstream deflector on vertical axis wind turbines output power via three-dimensional CFD simulation. Renew Energy 2018;115:41–53. [11] Chong W-T, Muzammil WK, Ong H-C, Sopian K, Gwani M, Fazlizan A, et al. Performance analysis of the deflector integrated cross axis wind turbine. Renew Energy 2019;138:675–90. [12] Takao M, Kuma H, Maeda T, Kamada Y, Oki M, Minoda A. A straight-bladed vertical axis wind turbine with a directed guide vane row — Effect of guide vane geometry on the performance —. Journal of Thermal Science 2009;18:54–7. [13] Qasemi K, Azadani LN. Optimization of the power output of a vertical axis wind turbine augmented with a flat plate deflector. Energy 2020;202:117745. [14] Kim D, Gharib M. Efficiency improvement of straight-bladed vertical-axis wind turbines with an upstream deflector. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 2013;115:48–52. [15] Shahizare B, Nik-Ghazali N, Chong WT, Tabatabaeikia S, Izadyar N, Esmaeilzadeh A. Novel investigation of the different Omni-direction-guide-vane angles effects on the urban vertical axis wind turbine output power via three-dimensional numerical simulation. Energy Convers Manag 2016;117:206–17. [16] Jiang Y, Zhao P, Zou L, Zong Z, Wang K. Two-Dimensional Computational Fluid Dynamics Study on the Performance of Twin Vertical Axis Wind Turbine With Deflector. J Energy Resour Technol 2020;142. [17] Nobile R, Vahdati M, Barlow JF, Mewburn-Crook A. Unsteady flow simulation of a vertical axis augmented wind turbine: A two-dimensional study. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 2014;125:168–79. [18] Chen T-Y, Chen Y-Y. Developing a Vortical Stator Assembly to Improve the Performance of Drag-Type Vertical-Axis Wind Turbines. Journal of Mechanics 2015;31:693–9. [19] Ghafoorian F, Mirmotahari SR, Eydizadeh M, Mehrpooya M. A systematic investigation on the hybrid Darrieus-Savonius vertical axis wind turbine aerodynamic performance and self-starting capability improvement by installing a curtain. Next Energy 2025;6:100203. [20] Oliveira TD, Tofaneli LA, Santos AÁB. Aerodynamic optimization of small diffuser Augmented Wind Turbines: A differential evolution approach. Energy Conversion and Management: X 2025:100891. [21] Zidane IF, Ali HM, Swadener G, Eldrainy YA, Shehata AI. Effect of upstream deflector utilization on H-Darrieus wind turbine performance: An optimization study. Alexandria Engineering Journal 2023;63:175–89. [22] Rahmatian MA, Khaksar S, Tari PH, Karbasian HR. Optimizing duct geometry for micro-scale VAWTs: Exploring aerodynamics and aeroacoustics with URANS and DDES models. Energy 2024;313:134043. [23] Elkhoury M, Kiwata T, Aoun E. Experimental and numerical investigation of a three-dimensional vertical-axis wind turbine with variable-pitch. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 2015;139:111–23. [24] Rohatgi J, Barbezier G. Wind turbulence and atmospheric stability — Their effect on wind turbine output. Renew Energy 1999;16:908–11. [25] Wang Y, Sun X, Dong X, Zhu B, Huang D, Zheng Z. Numerical investigation on aerodynamic performance of a novel vertical axis wind turbine with adaptive blades. Energy Convers Manag 2016;108:275–86. [26] Asadi M, Hassanzadeh R. Assessment of Bach-type internal rotor on the performance of a hybrid wind turbine: effects of attachment angle, tip speed ratio, and free-wind speed. Int J Green Energy 2023:1–19. https://doi.org/10.1080/15435075.2023.2220372. [27] Patel VK, Patel RS. Optimization of an angle between the deflector plates and its orientation to enhance the energy efficiency of Savonius hydrokinetic turbine for dual rotor configuration. Int J Green Energy 2022;19:476–89. [28] Eltayesh A, Castellani F, Natili F, Burlando M, Khedr A. Aerodynamic upgrades of a Darrieus vertical axis small wind turbine. Energy for Sustainable Development 2023;73:126–43. [29] Mosbahi M, Ayadi A, Chouaibi Y, Driss Z, Tucciarelli T. Performance study of a Helical Savonius hydrokinetic turbine with a new deflector system design. Energy Convers Manag 2019;194:55–74. [30] Rezaeiha A, Kalkman I, 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 2017;107:373–85.
| ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 18 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 14 |