بررسی آزمایشگاهی و عددی اثر شکل پره بر بازدهی توربین پسایی هانتر

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجو کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک تبدیل انرژی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد.

2 استاد دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد.

3 استادیار دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد.

چکیده

در مطالعه‌ی حاضر شکل پره‌ی نوع جدیدی از توربین بادی محور قائم به نام توربین هانتر که ساختار متفاوتی در مقایسه با سایر توربین‌های پسایی دارد، بررسی و بهینه‌سازی شده است. هدف مطالعه حاضر، طراحی پره با بیشترین ضریب پسا به منظور افزایش ضریب توان توربین می‌باشد. در این مطالعه 4 پره تخت مربعی، دایروی، نیم‌دایروی و ترکیبی به منظور تعیین شکل پره مناسب، به روش آزمایشگاهی و عددی در حالت استاتیکی بررسی شده است. حل عددی با فرض جریان تراکم ناپذیر دو بعدی ناپایا و سه بعدی پایا انجام شده است. برای شبیه سازی جریان معادلات ناویر استوکس با استفاده از الگوی آشفتگی دو معادله‌ای انتقال تنش برشی کی-امگا حل شده است. این مدل، جریان کنار دیواره را با استفاده از حل مستقیم معادلات ناویراستوکس شبیه‌سازی می‌نماید. در روش آزمایشگاهی، نیروی پسای وارد بر پره اندازه‌گیری شده و با استفاده از مساحت پره، ضریب پسا محاسبه شده است. نتایج آزمایشگاهی و عددی با دقت نسبتا خوبی بر هم منطبق است. همچنین با مقایسه ضریب پسا پره‌های مختلف، مشاهده می‌شود که پره مربعی نسبت به سایر پره‌ها با ضریب پسا برابر 18/1، بیشترین ضریب پسا را دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] عرب گلارچه ع، مقیمان م، جوادی م (2015) بررسی عوامل مؤثر بر راندمان توربین محور عمودی داریوس به روش آیرودینامیکی. مجله مهندسی مکانیک مدرس (9)99.

[2] Bhutta MMA, Hayat N, Farooq AU,Ali Z, Jamil SR, Hussain Z (2012) Vertical axis wind turbine – A review of various configurations and design techniques. Renew Sust Energ Rev 16(4).

[3]  Yang B, Lawn C (2011) Fluid dynamic performance of a vertical axis turbine for tidal currents. Renew Energ 3355-3366.

[4]  Yang B, Lawn C (2013) Three-dimensional effects on the performance of a vertical axis tidal turbine. Ocean Eng 58:1-10.

[5] کهرم م، رضاییان س (2013) عملکرد توربین بادی هانتر دیسکی شکل. سومین همایش ملی سوخت، انرژی و محیط زیست.

[6] Menter FR (2009) Review of the shear-stress transport turbulence model experience from an industrial perspective. Osmania J Social Sci 23(4): 305-316.

[7] Chua K, Lisoski D, Leonard A, Roshko A (1990) A numerical and experimental investigation of separated flow past an oscillating flat plate. in Nonsteady Fluid Dynamics 455-464.

[8] White FM (1999) Fluid mechanics. WCB.

[9] Hoerner SF (1965) Fluid-dynamic drag: practical information on aerodynamic drag and hydrodynamic resistence. Sighard F. Hoerner.

[10] Egorov Y, Menter FR, Lechner R, Cokljat D (2010) The scale-adaptive simulation method for unsteady turbulent flow predictions. part 2: application to complex flows. Flow Turbul Combust 85(1):139-165.

[11] Najjar FM, Balachandar S (1998) Low-frequency unsteadiness in the wake of a normal flat plate. J Fluid Mech 370:101-147.

[12] Fage A, Johansen FC (1927) On the flow of air behind an inclined flat plate of infinite span. P Roy Soc Lond A Mat 116(773): 170-197.{Carey, 1998 #8}