2
ایران - مشهد - میدان آزادی- دانشگاه فردوسی مشهد- دانشکده مهندسی
3
دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
توربین داریوس توربین بادی محور‌عمودی بر پایه نیروی برآ است که به دلیل طراحی ساده و عدم وابستگی به جهت باد مورد توجه محققان قرارگرفته است. به دلیل افزایش زاویه حمله پره در سرعت‌های نوک پایین و ایجاد واماندگی دینامیکی، در اساس این توربین‌ها با مشکل خود راه‌اندازی مواجه بوده و بازدهی کم‌تری نسبت به توربین‌های بادی محور افقی دارند. در این مقاله، اثرات زاویه گام پره بر کاهش واماندگی دینامیکی این توربین بادی داریوس بررسی شده و یک سامانه تنظیم زاویه گام (با زاویه گام متغیر پره) پیشنهاد شده که می‌تواند دامنه و نرخ افزایش زاویه حمله در یک دور چرخش توربین را در مقایسه با توربین با زاویه گام ثابت تغییر داده و اثرات منفی واماندگی دینامیکی را از بین ببرد. در این مطالعه، شبیه‌سازی‌ها به‌صورت غیردائمی و دوبعدی و با استفاده از CFD انجام شده و برای چرخش روتور توربین از روش شبکه‌بندی متحرک استفاده شده است. با مقایسه پره‌هایی با زوایای گام ثابت مختلف (°3± و°6 ± و°9± و°12±) نتیجه‌گیری شد که تنظیم گام در زاویه °3-سبب به تأخیر افتادن جدایش جریان و کاهش واماندگی دینامیکی می‌شود. همچنین، مشاهده شد که یک توربین داریوس مجهز به زاویه گام متغیر می‌تواند در سرعت‌های نوک کم جدایش جریان را روی پره‌ها از بین ببرد و با به تاخیر انداختن یا حذف واماندگی دینامیکی، سبب افزایش بازدهی در طی تمامی سرعت‌های کاری توربین (در مقایسه با توربین با زاویه گام ثابت) شود.
Ghasemi, A., Olinger, D.J., and Tryggvason, G., “Computational Simulation of the Tethered Undersea Kites for Power Generation”, The ASME 2015 International Mechanical Engineering Congress & Exposition, IMECE 2015, pp. 43-051, Houston, USA, 2015.
Xisto, C. M., Pascoa, J.C., Leger, J.A., and Trancossi, M.,“Wind Energy Production, Using an Optimized Variable Pitch Vertical Axis Rotor”, American Society of Mechanical Engineers, Vol. 1, pp. 1-7, 2014.
Zamani, M., Maghrebi, M.J., and Varedi, S.R. “Starting Torque Improvement Using J-Shaped Straight-Bladed Darrieus Vertical Axis Wind Turbine by Means of Numerical Simulation”, Renewable Energy, Vol. 95, pp. 109-126, 2016.
Kiwata, T., Yamada, T., Kita, T., Takata, S., Komatsu, N., and Kimura, S. “Performance of a Vertical Axis Wind Turbine with Variable-Pitch Straight Blades, Utilizing a Linkage Mechanism”, Journal of Environment and Engineering”, Vol. 5, No. 1, pp. 213-225, 2010.
Javadi, M., Golshani, A., Ghasemi, A.M., Anbarsooz, M., and Moghiman, M., “Improving Power Plant Efficiency, Using Water Droplet Injection in Air Condensers”, World Academy of Sciences, Engineering and Technology, Vol. 62, pp. 619-623, 2010.
ArabGolarche, A., Moghiman, M., and Javadi MalAbad, S.M. “Numerical simulation of Darrieus Wind Turbine, Using Interaction”, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 12, pp. 143-152, 2015 (in Persian).
Bos, R. “Self-Starting of a Small Urban Darrieus Rotor”, Master of Science Thesis, Aerospace Engineering, Delft university of technology, Delft, 2012.
Carr, L.W., McAlister, K.W., and McCroskey, W.J. “Analysis of the Development of Dynamic Stall, Based on Oscillating Airfoil Experiments”, AMES Research Center, Technical Report, 1977.
Fraunie, P., Beguier, C., Paraschivoiu, I., and Brochier, G., “Water Channel Experiments of Dynamic Stall on Darrieus Wind Turbine Blades”, Journal of Propulsion and Power, Vol. 2, No. 5, pp. 445-449, 1986.
Leishman, G.J. “Principles of Helicopter Aerodynamics with CD Extra”, 2nd Edition, Cambridge University Press: Cambridgeshire 2006.
Versteeg, H.K. and Malalasekera, W. “An Introduction to Computational Fluid Dynamics: the Finite Volume Method”, Pearson Education, Upper Saddle River, United States, 2007.
Ismail, M., “Aerofoil Profile Modification Effects for Improved Performance of a Vertical Axis Wind Turbine Blade”, Master of Science Thesis, Computer Science Engineering, Bangladesh University of Engineering and Technology, Dhaka, 2014.
Mohamed, M.H., Ali, A.M., and Hafiz, A.A. “CFD Analysis for H-Rotor Darrieus Turbine as a Low Speed Wind Energy Converter”, Engineering Science and Technology, An International Journal, Vol. 18, No. 1, pp. 1-13, 2015.
Castelli, M.R., Englaro, A., and Benini, E. “The Darrieus Wind Turbine: Proposal for a New Performance Prediction Model Based on CFD”, Energy, Vol. 36, No. 8, pp. 4919-4934, 2011.
Elkhoury, M., Kiwata, T. and Aoun, E., “Experimental and Numerical Investigation of a Three-dimensional Vertical Axis Wind Turbine with Variable-Pitch”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 139, pp. 111-123, 2015.
Fiedler, A.J. and Tullis, S. “Blade Offset and Pitch Effects on a High Solidity Vertical Axis Wind Turbine”, Wind Engineering, Vol. 33, No. 3, pp. 237-246, 2009.
ArabGolarche, A., Moghiman, M., and S.M. Javadi MalAbad, ”Investigation of Effective Parameters on Darrieus Wind Turbine Efficiency with Aerodynamics Models”, Modarres Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 5, pp. 295-301, 2015 (In Persian .(
ساغری چی, امیر, مغربی, محمدجواد, & عرب گلارچه, علیرضا. (1396). بررسی عددی تاثیر زاویه گام‌های ثابت و متغیر پره بر واماندگی دینامیکی جریان حول پره توربین بادی داریوس. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 5(1), 29-46.
MLA
امیر ساغری چی; محمدجواد مغربی; علیرضا عرب گلارچه. "بررسی عددی تاثیر زاویه گام‌های ثابت و متغیر پره بر واماندگی دینامیکی جریان حول پره توربین بادی داریوس", مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 5, 1, 1396, 29-46.
HARVARD
ساغری چی, امیر, مغربی, محمدجواد, عرب گلارچه, علیرضا. (1396). 'بررسی عددی تاثیر زاویه گام‌های ثابت و متغیر پره بر واماندگی دینامیکی جریان حول پره توربین بادی داریوس', مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 5(1), pp. 29-46.
VANCOUVER
ساغری چی, امیر, مغربی, محمدجواد, عرب گلارچه, علیرضا. بررسی عددی تاثیر زاویه گام‌های ثابت و متغیر پره بر واماندگی دینامیکی جریان حول پره توربین بادی داریوس. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 1396; 5(1): 29-46.
)
