@article { author = {Sagharichi, A. and Maghrebi, M. j. and Arab Golarche, A. R.}, title = {Investigation of flow field and torque coefficient of Darrieus wind turbine with respect to pitch angle variations and tip speed ratios}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {6}, number = {4}, pages = {173-191}, year = {2016}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2017.923}, abstract = {The Darrieus lift-based VAWT has been considered by many scientists due to the simplicity of design and independence to the wind direction. Due to increasing angle of attack at low tip speed ratios, the straight-bladed Darrieus wind turbines have the inherent problem of self-starting inability and have less power coefficient as compared to the horizontal axis wind turbines. In this study, has been showed that use of the variable pitch angle turbines is a suitable solution to overcome the self‌-starting problem and increasing the output power of Darrieus wind turbine. So, the effect of variable blade pitch angle mechanism with different amplitudes on output torque, flow field around the rotor and self-starting of Darrieus wind turbine has been investigated. Also, unsteady two-dimensional simulation is conducted using computational fluid dynamics with SST kω turbulence model and moving mesh technique is used for simulation of the rotating rotor. The numerical investigation shows that variable pitch mechanism decreases the angle of attack and makes the turbine have a chance to produce more torque at different azimuthal angles. Investigation of the flow around the blade also shows that the use of variable pitch blades increases the pressure difference between the low and high pressure of around the blade and delays stall. So, the Darrieus turbine with variable pitch angle in comparison with zero fixed pitch angle has the ability to produce more power at the middle and lower tip speeds ratios.}, keywords = {Darrieus wind turbine,Variable pitch,Stall,Power coefficient}, title_fa = {بررسی جریان و ضریب گشتاور توربین بادی داریوس بر حسب تغییرات زاویه گام و نسبت سرعت نوک پره}, abstract_fa = {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، اساساً این توربین‌ها با مشکل راه‌اندازی مواجه بوده و بازدهی کمتری نسبت به توربین‌های بادی محور افقی دارند. در این مطالعه نشان داده می شود که استفاده از توربین‌های با زاویه گام پره متغیر، یک راه‌کار مناسب برای رفع مشکل راه‌اندازی و افزایش توان توربین بادی داریوس می‌باشد. در این مقاله، اثر زاویه گام متغیر پره با دامنه‌های مختلف بر میزان گشتاور خروجی، رفتار جریان حول پره و راه‌اندازی توربین بادی داریوس بررسی شده است. شبیه‌سازی‌ها به‌صورت غیردائمی و دوبعدی و با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی به کمک مدل آشفتگی SST- kω در نرم‌افزار انسیس فلوئنت صورت پذیرفته و برای شبیه‌سازی چرخش روتور توربین، از تکنیک شبکه‌بندی لغزشی استفاده شده است. بررسی عددی نشان می‌دهد که استفاده از روش گام متغیر با هدف کاهش اندازه زاویه حمله و کاهش نوسانات پره، شانس توربین برای تولید گشتاور در زوایای چرخش مختلف را افزایش می‌دهد. همچنین بررسی جزییات جریان حول پره همچنین نشان می‌دهد که استفاده از روش گام متغیر سبب افزایش اختلاف فشار حول ناحیه کم‌فشار و پرفشار پره شده و واماندگی جریان را به تأخیر می‌اندازد. به همین دلیل توربین با زاویه گام متغیر این توانایی را داراست تا در مقایسه با توربین با زاویه گام ثابت، در سرعت‌های نوک متوسط و پایین، توان بیشتری تولید کند.}, keywords_fa = {توربین بادی داریوس,زاویه گام متغیر,واماندگی,ضریب توان}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_923.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_923_931ea95693e57a6492660840c990de20.pdf} }