مطالعه عددی جریان مکشی حاصل از ایرفویل‌های متقارن در سیستم انرژی بادی آیروماین بر اساس حل دو بعدی

حسین پناهی, امید; کریمیان علی ابادی, سعید

مطالعه عددی جریان مکشی حاصل از ایرفویل‌های متقارن در سیستم انرژی بادی آیروماین بر اساس حل دو بعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

امید حسین پناهی ¹

سعید کریمیان علی ابادی ²

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس ، تهران، ایران

² دانشیار ، دانشگاه تربیت مدرس ،تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه، تأثیر استفاده از یک کانال جایگزین برای مجموعه جت جریان موجود بر عملکرد آئرودینامیکی سیستم انرژی بادی آیروماین به‌طور جامع بررسی‌شده است. شبیه‌سازی‌ها با بهره‌گیری از نرم‌افزار انسیس فلوئنت انجام‌شده و تحلیل‌ها بر اساس تغییر محل ورود جریان کانال بر سطح ایرفویل در یک مجموعه متشکل از دو ایرفویل آینه‌ای، تحت شرایط مختلف سرعت باد صورت گرفته است. علاوه بر این، فاصله محوری نقاط خروجی جریان روی ایرفویل‌ها نیز مورد ارزیابی قرارگرفته است. با درنظرگرفتن برآیند تأثیر هر سه عامل موردبررسی یعنی فاصله محوری نقاط خروج جریان از ایرفویل‌ها، موقعیت ورودی کانال داخلی نسبت به نقطه برخورد جریان به ایرفویل و نهایتاً با درنظرگرفتن اختلاف سرعت در کانال براثر تغییرات زاویه حمله جریان آزاد نسبت به وتر ایرفویل، افزایش 12% سرعت در سطح مقطع پشت ورودی کانال داخلی ایرفویل را به دنبال داشت. این پژوهش علاوه بر نتایج مطالعه موردی، شیوه بررسی سیستم انرژی بادی غیرمستقیم ایروماین را نیز تبیین می‌کند

کلیدواژه‌ها

سیستم انرژی بادی آیروماین

ایرفویل آینه‌ای

حل عددی

ضریب فشار

حفره مکشی

20.1001.1.23223278.1404.14.1.11.4

عنوان مقاله English

Numerical study of suction flow in the symmetric airfoils of the AEROMINE wind energy system based on 2D simulation

نویسندگان English

Omid Hoseinpanahi ¹

saeed karimian aliabadi ²

¹ Master student, . Tarbiat Modares university , Tehran, Iran

² .Associate Professor, tarbiat modares university, Tehran, Iran

چکیده English

In this study, the effect of using an alternative channel for the existing jet stream assembly on the aerodynamic performance of the Aeromine energy conversion device has been comprehensively investigated.Simulations were performed using ANSYS Fluent software and analyses were performed based on changing the location of the channel flow entry on the airfoil surface in a set of two mirrored airfoils, under different wind speed conditions.In addition, the axial distance of the flow exit points on the airfoils has also been evaluated.Considering the resultant effect of all three factors under consideration, namely the axial distance of the flow exit points from the airfoils, the position of the inner channel inlet relative to the point of flow impact on the airfoil, and finally considering the velocity difference in the channel due to changes in the angle of attack of the free stream relative to the airfoil chord, this resulted in a 12% increase in velocity across the cross-section behind the inlet of the airfoil's internal channel.

کلیدواژه‌ها English

Aeromine wind energy system

mirrored airfoils

numerical simulation

pressure coefficient

suction port

[1] Pol, S., Houchens, B. C., Marian, D., & Westergaard, C. (2020). Performance of Aeromine for Distributed Wind Energy. In AIAA Scitech 2020 Forum (p. 1241).

[2] Houchens, B. C., Marian, D. V., Pol, S., & Westergaard, C. H. (2019, July). A novel energy-conversion device for wind and hydrokinetic applications. In Fluids Engineering Division Summer Meeting (Vol. 59070, p. V004T04A013). American Society of Mechanical Engineers.

[3] Houchens, B. C., Marian, D. V., Pol, S., & Westergaard, C. H. (2022, May). High wind speed performance of AeroMINE at pilot-scale. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 2265, No. 4, p. 042065). IOP Publishing.

[4] Budea, S. (2023). Assessments regarding the performances of wind turbines from the roofs of buildings. In E3S Web of Conferences (Vol. 404, p. 02005). EDP Sciences.

[5] Sugati, D., & Yawara, E. (2024). Perancangan, Pembuatan dan Pengujian Turbin Angin Aeromine. CENDEKIA MEKANIKA, 5(2), 86-93.

[6] Krath, E. H., Houchens, B., Marian, D., Pol, S., & Westergaard, C. (2021). Multivariate Design and Optimization of AeroMINE Internal Turbine Blade. In AIAA Propulsion and Energy 2021 Forum (p. 3368).

[7] Hand, M. M., Simms, D. A., Fingersh, L. J., Jager, D. W., Cotrell, J. R., Schreck, S., & Larwood, S. M. (2001). Unsteady aerodynamics experiment phase VI: wind tunnel test configurations and available data campaigns (No. NREL/TP-500-29955). National Renewable Energy Lab. (NREL), Golden, CO (United States).

[8] Houchens, B. C., & Blaylock, M. L. (2017). Aero-MINE (Motionless INtegrated Energy) for Distributed Scalable Wind Power (No. SAND-2017-6501R). Sandia National Lab. (SNL-NM), Albuquerque, NM (United States).

[9] Houchens, B. C., Blaylock, M. L., Marian, D. V., Maniaci, D. C., & Westergaard, C. (2021). U.S. Patent No. 11,047,360. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.

[10] Krath, E., Houchens, B., Marian, D., Pol, S., & Westergaard, C. (2020). Design and Optimization of an Internal Turbine to Interface with AeroMINE using the Proper Orthogonal Decomposition Method. In APS Division of Fluid Dynamics Meeting Abstracts (pp. G03-010).

[11] Anderson, J. (2011). EBOOK: Fundamentals of Aerodynamics (SI units). McGraw hill.

[12] Rubio, C. V. C., Kchaou, M., de Faria, P. E., Rubio, J. C. C., & Alqurashi, F. (2024). Development of wind turbines for urban environment using innovative design thinking methodology. Journal of Engineering Research.

[13] Ziemkiewicz, D. (2017). Simple parametric model for airfoil shape description. AIAA Journal, 55(12), 4390-4393.

[14] Brusca, S., Lanzafame, R., & Messina, M. (2014). Design of a vertical-axis wind turbine: how the aspect ratio affects the turbine’s performance. International Journal of Energy and Environmental Engineering, 5, 333-340.

[15] Cai, J., Tsai, H.M., and Liu, F. “A Parallel Viscous Flow Solver on Multi-block Overset Grids”, Computers & Fluids, Vol. 35, No. 10, pp. 1290-1301, 2006.