25867

مطالعه عددي عملكرد آيروديناميكي توربين تركيبي محور عمودي هليكال-ساونيوس

كارشناسي ارشد

مكانيك

1397-1400

1400/2/29

زينب پورانصاري

مهدي مقيمي

مكانيك

در اين تحقيق، شبيه¬سازي عددي توربين¬هاي بادي عمود محور در حالت تركيب دو توربين با هندسه متفاوت جهت بررسي عملكرد آن¬ها انجام شده است. براي اين منظور، ابتدا با استفاده از نرم¬افزار فلوئنت و شبيه¬سازي يك هندسه دو بعدي، بهترين مدل توربولانسي از بين دو مدل K-ꞷ SST و TRANSITION SST انتخاب خواهد شد تا براي ساير شبيه¬سازي¬ها از اين مدل توربولانسي استفاده شود. در ادامه و براساس يك هندسه توربين باد داريوس هليكال ، روش شبيه¬سازي عددي و مدل توربولانسي براي حالت هندسه سه¬بعدي اعتبارسنجي خواهد شد. در بخش نوآوري تحقيق، سه هندسه تركيبي ساونيوس- داريوس با چينش متفاوت براي پره¬هاي ساونيوس استفاده خواهند شد. در سه هندسه مذكور، بخش مربوط به پره¬هاي هليكال تغييري نسبت به هندسه بخش اعتبارسنجي نخواهد داشت و فقط هندسه ساونيس به مجموعه اضافه خواهد شد. با توجه به اين موضوع در هندسه شماره سه، پره¬هاي ساونيوس در مركز پره¬هاي داريوس قرار خواهند گرفت. سپس در هندسه شماره چهار نيز پره¬هاي ساونيوس در مركز پره¬هاي داريوس قرار دارند، اما شعاع آنها به اندازه نصف هندسه شماره سه خواهد بود . در هندسه شماره پنج، پره¬هاي ساونيوس بالاي پره¬هاي داريوس قرار خواهند گرفت. نتايج نشان داد كه تغييرات ضريب فشار در TSR هاي مختلف شيب يكساني ندارد و همچنين به صورت يكنواخت و مشابه، با TSR تغيير نمي-يابند. در TSR هاي بالا ، سرعت نسبي بزرگتر از حالت TSR كوچك است و اين موضوع باعث مي¬شود كه لايه مرزي در يك زمان مشابه، نسبت به TSR كوچك، نازك¬تر شود. هنگامي كه لايه مرزي هم اندازه ارتفاع زبري سطح پره رشد مي¬كند، باعث مي¬شود كه يك افزايش ناگهاني در نيروي ويسكوز روي پره¬ها ايجاد شود. به خاطر وجود نيروي ويسكوز، طبعا توان و در نتيجه ضريب توان كاهش خواهند يافت. همچنين از نتايج مشاهده شد كه در TSR هاي پائين ،هنگامي كه پره¬هاي ساونيوس شعاع كمتري دارند ،توان توربين تركيبي بيشتر است.

1400/10/19

Numerical study of the aerodynamic performance of the combined helical-savonius vertical axis wind turbine

5/19/2022 12:00:00 AM

In this research, numerical simulation of vertical axis wind turbines in the combination of two wind turbines with different geometry has been performed to evaluate their performance. For this purpose, at first and with using of Fluent software and simulation of a two-dimensional geometry, the best turbulence model will be selected from the two models K-w SST and TRANSITION SST to be used for other simulations. Next, based on a helical wind turbine geometry (Darrieus), the numerical simulation method and the turbulence model will be validated for the three-dimensional geometry. For innovation, three Savonius-Darrieus geometries with different arrangements will be used for the savonius blades. In these three geometries, the helical blade section will not change from the validation section geometry, and only the savonius geometry will be added to the set located at the center of the wind turbine. According to this, in geometry number three, the blades of savonius will be located in the center of the blades of Darrieus. Then in geometry number four, the blades of savonius are in the center of the blades of Darrieus, but their radius will be half that of geometry number three. In geometry number five, the blades of savonius will be placed above the blades of Darrieus. The results showed that the pressure coefficient changes in different TSR s, do not have the same slope and also do not change uniformly and similarly with TSR. Also at high TSRs, the relative velocity is greater than relative velocity at low TSRs, which makes the boundary layer thinner than boundary layer at smaller TSRs. When the boundary layer grows as the height of the blade surface roughness, it causes a sudden increase in viscous force on the blades. Due to the viscous force, the power and the power coefficient will decrease. The results also show that in low TSRs, the smaller radius of the savonius blades cause the higher power

شبيه¬سازي عددي , توربين باد تركيبي , ساونيوس , داريوس

Numerical Simulation , Combined Wind Turbine , Savonius , and Darrieus