عنوان مقالهتهران، ایران 1395 –انرژی بادی ایرانچهارمین کنفرانس

1

بهبود عملکرد توربین بادی محور عمودی داریوس به کمک فلپ مثلثی شکل

3*یانمأمور، مجتبی *2جواد مغربیمحمد، 1محمدرضا لالوی

mohamadreza.lalavi@stu.um.ac.ir -مشهد فردوسی دانشگاه 1

.mjmaghrebi@um.ac.ir-دانشگاه فردوسی مشهد، دیهوا خورشی پژوهشکده 2

mamourian@um.ac.ir -فردوسی مشهد دانشگاه 3

در این پژوهش عملکرد یک توربین بادی داریوو بوا افودفادز ا —چکیده

افدفادز ا فلپ مثلثی در اندهوای گیرد. فلپ مثلثی شکل موردبررفی قرار می

ی توربین نسبت به نوو پورز موموولی، عملکورد بهدوری را بوا ای واد ها پرز

دهد. هدف بالا و پایین پرز توربین ارائه می اخدلاف فشار بیشدر بین دو فطح

دفت آوردن بهدرین ابواد در فلپ مثلثی شکل برای اصلی در این پژوهش به

تولیودی تووربین بوادی داریوو بهبود عملکرد و افواایش مواکایمت تووان

فا ی عددی روی یوک تووربین بوادی م وور باشد. به همین منظور شبیه می

بندی این مود شدز افت. شبکه های فلپ دار ان ام وات با پرز 150عمودی

فا ی با روش دینامیک فیالات م افباتی به صورت شبکه مد رک و شبیه به

روش افاار انسیس فلوئنت و مطالوات توفط الگوریدت پیاو بر پایه کمک نرم

شدز افت. پس ا افدخراج ندایج مشاهدز شود ان ام ح ت م دود گسسده و

که حالت بهینه برای ارتفا فلپ مثلثی شوکل موردافودفادز در ایون تووربین

باشود. ندوایج نشوان داد کوه مدور موی 003/0طو وتر ایرفویل یونی برابر

ادی ماکایمت توان خروجوی های توربین ب شکل در پرز ا فلپ مثلثیافدفادز

دهد. را به میاان منافبی افاایش می

ضریب توان، شبکه متحرک، ،داریوس توربین —های کلیدی هواژ

، فلپ مثلثیدینامیک سیالات محاسباتی

مقدمه .1

های های فسیلی و آلودگی های اخیر با توجه به کمبود فوخت در فا

خصوص منابع دید پذیر بهم یطی، تمرکا بر روی منابع انرژِی ت یست

های بادی بر توربین .انرژی بادی به دلیل ماایای پرشمار آن بیشدر شدز افت

شدز تقسیت افا م ور دوران به دودفده کلی م ور عمودی و م ور افقی

توربین داریو .شود که برای تبدیل انرژی باد به الکدریسیده افدفادز می

های آن ا جمله تولید دز که با توجه قابلیتنوعی توربین بادی عمود م ور بو

حل های مخدلف باد و عدم حسافیت به جهت و ش باد راز توان در فرعت

توربین بادی م ور عمودی .باشد منافبی برای مناطق شهری و دورافدادز می

به دو نو فاوینو و برآو پسآ آئرودینامیکیبا توجه به افدفادز ا نیروی

. اگرچه توربین بادی نو داریو به دلیل افدفادز ا شوند یمداریو تقسیت

عمود م ور یها نیتورب نیدر ببیشدر را راندمانبرآ آئرودینامیکینیروی

ن آضویف که ناشی ا گشداور کت یاندا رازدارا افت ولی با مشکل بارگ

ن ین با دهی پایآ. مشکل افافی دیگر باشد یمدر شرو حرکت افت مواجه

یادی مطالوات .]1،2[ افت ناحیه مردز یا نوک پایین یها فرعتنسبت در

عمودم وربادی توربین راندمانو عددی، برای بهبود به روش ت ربی

عملکرد آئرودینامیکی ]3[کسدلی و همکاران افت. شدزان امداریو

لات توربین بادی م ور عمودی با فه پرز مسدقیت به روش دینامیک فیا

صلبیت، نسبت فرعت نوک پرز، تأثیرقرار دادند. یموردبررفم افباتی را

فرعت باد و پرداخت فطح پرز را در یک مد توربین کوچک با ایرفویل

را به روش ت ربی در تونل باد و روش دینامیک فیالات 0022ناکا

د که اثبات کردن [5]ان ام شد. دومینی و همکاران ]۴[م افباتی توفط هاو

توربین بادی م ور عمودی نو فه پرز نسبت به دو پرز پدانسیل بهدری برای

ی خودکار در نو دو پرز وابسدگی شدید اندا رازی دارند یرا اندا رازخود

نشان دادند بهبود ]۶[ها دارد. گوبدا و همکاران به اویه قرارگیری اولیه پرز

افت. ریپذ امکانفادز ا دو روتور ی خودکار و توان توربین با افداندا راز

های خمیدز جهت افاایش توان توربین بادی داریو افدفادز ا ایرفویل

های ی گردابهفا هیشب ]۸[. لی و همکاران پیشنهاد شد ]۷[توفط کادلک

بودی 3بودی و 5/2 صورت بهبارگ را به روش مدوفط مانی رینولد

ت با افدفادز ا مد آشفدگی افپالار ]9[ان ام دادند. میدر و همکاران

فلوئنت، شبکه لغاشی برای توربین بادی م ور افاار نرمآلمارا به کمک

ی بیرونی روی برآمدگ .قراردادندی موردبررفعمودی با دو پرز مسدقیت را

عنوان مقالهتهران، ایران 1395 –انرژی بادی ایرانچهارمین کنفرانس

2

ی جریان آشفدگفطح بالایی ایرفویل نقش مولد گردابه را داشده که این

ت قیقاتی بر رو عملکرد . [10]را به همراز دارد دنباله برآ و کاهشافاایش

آیرودینامیکی ایرفویل اصلاح شکل شدز برای کاربردهای غیر توربین بادی

که این اصلاح شکل شامل یک فلپ عمودی در لبه شدز ان امم ور عمودی

، وجود فلپ عمودی باعث دهد یم. ندایج ت ربی نشان باشد یمفرار ایرفویل

ی یادی در جهت بهبود ها تلاشگرچه . [11] شود یم برآافاایش ضریب

اصلاح شکل تأثیرعملکرد توربین بادی م ور عمودی شدز افت اما کمدر به

اصلاح تأثیر پژوهش، نیا هدف ا ان ام افت. شدز پرداخدهتوربین یها پرز

بر عملکرد آیرودینامیکی توربین با افدفادز ا فلپ مثلثی شکل ها پرزشکل

باشد. یمر عمودی بادی م و

مسئلهتشریح به همراز فلپ مثلثی منافب بودن افدفادز ا ایرفویل حاضر به بررفیکار

برای بهبود بخشیدن به توان تولیدی توربین بادی م ور عمودی شکل

در این شدز گرفده به کار به همراز فلپداریو پرداخده افت. ایرفویل

.افت شدز دادزنشان 1در شکل ی آن پارامدرهای به همراز فا هیشب

های آنلپ دار به همراه پارامترایرفویل ف: 1شکل

فا ی توربین بادی م ور ی بکار رفده در شبیهپارامدرهاکلیه مشخصات و

عمودی داریو با ایرفویل فلپ دار در جدو یر آوردز شدز افت.

: مشخصات و پارامدرهای توربین بادی داریو 1جدو

S = 0.0015 قاعدز فلپ مثلثی Cm = 0.085 m طو کرد پرز اصلی H ارتفا فلپ مثلثی P = 150 W توان خروجی توربین

σ =BC

R مقدار صلبیت 0.5=

AR =H

C = 0.017 m نسبت ضخامت به قطر پرز

B = 3 توداد پرز

H = 1.03 m وتورارتفا ر

R = 0.515 m شوا روتور

µ = 1.85* 10-5

µ ویسکو یده دینامیکی

ρ = 1.224 Kg/m3ρ دانسیده

U= 9 m/s فرعت در ورودی

P = 1 atm فشار در خروجی

مخدلف بکار گرفده شدز در این های مد بین تر قیدقبرای مقایسه بهدر و

این درهدف اصلی .شود یممطالوه قاعدز فلپ مثلثی یکسان در نظر گرفده

نسبت به به همراز فلپ مثلثیافدفادز ا ایرفویل ماایای بالقوز مقاله کشف

روش با افدفادز ا در توربین بادی م ور عمودی داریو ایرفویل فادز

ی مخدلف ها هندفهمد 2باشد. جدو دینامیک فیالات م افباتی می

.دهد یمدر این مقاله را نشان شدز افدفادز

ی مخدلف بکار رفده در این مطالوهها هندفه: 2جدو

5مد ۴مد 3مد 2مد 1مد

H = 0.005

m

H = 0.003

m

H = 0.002

m

H = 0.001

m

H =

0.0005 m

معادلات حاکم

موادلات حاکت در حل این مد توربولانسی، موادله بقوای مومندووم و جورم

دله پیوفدگی برای جریان تراکت ناپوذیر و موا برای حل در همه حو ز جریان

افت. شدز اشارز ها آنکه در ذیل به باشند یم اینا پاو حالت

(1) u v w

x y z t

چگالی ρ بودز و zو yو xفرعت جریان در رافدای wو v و u( 1در )

.باشد یمجریان

. یر نوشت صورت به توان یمموادله بقای مومندوم را

(2)

.v

vv p g Ft

صورت بهکه باشد یمتانسور تنش τنیروی ح می و fنیروی گرانش، gکه

.شود یم ارائه یر

(3) 2

.3

Tv v vl

و pو فشوار uبور افوا خوواص بوردار فورعت توان یمرفدار جریان را

ی ا بوا ز یا در و ... مشخص کرد. تغییرات در این خواص ف µ تر یسکو یو

ی کوچکی ا فیا با افدفادز ها المانتغییرات برای نیا .دهد یما مان رخ

و با افودفادز ا قووانین شود یما روش دینامیک فیالات م افباتی م افبه

. روش میانگین موانی ندیآ یمبه دفت موردنظرپیوفدگی و فیایکی خواص

یی هوا ترم ها مد این در .شود یمز ی اثرات توربولانسی افدفادفا هیشببرای

عنوان مقالهتهران، ایران 1395 –انرژی بادی ایرانچهارمین کنفرانس

3

ی بررفوی صوریح جوا بوه ی توربولانسی میانگین حو ز جریان فا هیشببرای

ی کل فا مد موادلات اندقا برای فپس .شود یمرفدار توربولانسی مورفی

Reynolds مووادلات نیو ا .گوردد یمو تغییرات توربولانسی جریوان حول

average navier stokes ی ا تر بارگی در مقیا فا د مکه باشند یم

. حوول دقیووق جریووان در موود بخشوود یمووتوربولانسووی را فوورعت مسووائل

موادلات ناویر لهیوف به، باشد یم نولد یری ریگ نیانگیمتوربولانسی که شامل

. فرم کلوی هور شوند یمو میانگین مانی تقسیت ریمدغی ها مؤلفهافدوکس به

.باشد یم یر صورت بهترم افکالر جریان

(4)

مقودار مدغیور وابسوده بوه موان ́ ∅مقدار میانگین خاصیت جریان و که

. با جایگذاری مقادیر میانگین مانی مدغیر جریان در موادلات نواویر باشد یم

بوه دفوت Reynolds average navier stokes مووادلات افودوکس،

.شوند یم یر نوشده صورت بهکه ندیآ یم

(5 )

2

3

i

ij

i j

pu u v

t y x

uu vu v

y y x x x

کوه کنود یمو بیوان Reynolds average navier stokesمد توربولانسوی

بوا یوک توان یمهای توربولانسی را گردابه لهیوف به دشدزیتولاندقا مومندوم

کوه دهود یمو ی نشوان تئوور کرد. ایون ی فا مد گردابه توربولانسی مواد

یر صورت بهکه باشد یمتانسور تنش رینولد با نرخ تانسور کرنش مدنافب

.شود یمبیان

(6) 1

2ij

u vS

y x

.باشد یم یر صورت بهضریب گشداور توربین بادی م ور عمودی

(7 ) 2.

2

TC

TAU R

.باشد یمارتفا توربین در قطر روتور ضرب حاصل A نآ درکه

دشدزیتولتوربین بادی م ور عمودی بیانگر نسبت انرژی cpضریب قدرت

.باشد یمانرژی باد عبور کردز ا توربین کل بهتوفط توربین

(8) 3

2.P

PC

AU

نوک فرعت نسبت ،آ ادجریان فرعت بهنسبت فرعت ممافی پرز روتور

λ شود یم توریف.

(9) .R

U

صورت بهکه دهند یمنمایش Aرا با مساحت جاروب شدز توفط توربین

شود: یر توریف می

(10) A H D

رابطه بین ضریب باشد.قطر روتور توربین می Dارتفا پرز و H که در آن

:افت ذیل صورت توان و گشداور نیا به

(11) p

t

CC

عددی روش .2

مدر بر ثانیه تراکت ناپذیر فور 9ورودی فرعت بهجریان ورودی با توجه

شدز افت. حل گر عددی ح ت م دود دینامیک فیالات م افباتی به کمک

. شود یمجریان افدفادز دائتی غیر برای حل عدد"U.R.A.N.S" موادلات

برای حل موادلات توربولانسی، فشار و مومندوم ا الگوریدت گسسده فوا ی

در مووادلات نواویر مرتبه دوم بالادفت و برای کوپل کردن فرعت و فشوار

افت. مد ترکیبی توربولانسی تونش شدز افدفادزافدوکس ا الگوریدت پیاو

SSTخواص جریان دوردفوت دیووارز، ردنآو به دفتبرش اندقالی برای

K-ω شودز اصلاحو مد شدز بکار گرفده k-ε بوا فرکوانس توربولانسویω

خواص جریان کنار دیوارز، آوردن به دفتبرای ɛانرژی اتلافی ترم جا به

و حل گر مبدنی بر فشار، SST K-ωافت. ا مد توربولانسی شدز افدفادز

ان توراکت ناپوذیر افودفادز شودز افوت. در ی و م افوبه جریو فا هیشببرای

یوادی روی ندوایج توأثیر ی مر هیلای این مد توربولانسی جریان فا هیشب

ی صو یح جریوان حوو فا مد ی داشده، بنابراین فا هیشبی حاصل ا نهائ

به فاایی دارد. این مد توربولانسی توانوایی تأثیردیوارز در دقت م افبات

ی فوا هیشوب ی توربین را داشده و برای ها پرزان اطراف ی فاخدار جرینیب شیپ

جریان چرخشی و م افوبه دقیوق گرادیوان فشوارهای موکوو و جودایش

دائوت لا م به ذکور افوت کوه در حالوت غیور .[12باشد ] یمجریان منافب

که جریوان موان کوافی بورای تشوکیل شود یمی به ن وی اندخاب فا هیشب

باشد. پس ا چهار دور چرخش روتور ضوریب گردابه حو روتور را داشده

ندایج صو یح و عنوان بهکه ندایج ا همان دور درآمدزپایا صورت بهگشداور

.شود یم گاارشپایا برای م افبه ضریب توان توربین

محاسباتی دامنه و شرایط مرزی

ی بور ندوایج یواد تأثیرنشان دادن که دامنه کوچک ]12[م مد و همکاران

ی دوبودی حالت برادامنه م افباتی 1در شکل .حل خواهد گذاشتنهایی

عنوان مقالهتهران، ایران 1395 –انرژی بادی ایرانچهارمین کنفرانس

۴

مدر بر ثانیوه و 9فرعت در مر ورودی افت. شدز دادزو تراکت ناپذیر نشان

طو دامنوه افت. شدز تیتنظثابت صورت بهاتمسفر 1فشار در مر خروجی

(25۶*c) ( 1۶3و عر*c) بودز که این اندخاب برای هرچه کمدور کوردن

روی فوطح و مدور c= 0۸5/0 ایرفویل طو وتر. باشد یمت اندا ز دامنه اثرا

دامنوه شرطی مر ی دیوارز با شرط عدم لغاش و قسمت بالا و پوایین ها پرز

فواکن و دامنوه حول بوه دو ناحیوه .قرار دارد شرط مر ی مدقارن م افباتی

اف ای مسدطیلی، فضای اطور ی فاکن با هندفهشود. ناحیهچرخان تقسیت می

هوای ای دوار، شوامل پورز ی چرخان با هندفوه ناحیهو برگرفدهرا در توربین

نشان 1شکل این شرایط مر ی در باشد.ها میتوربین و فضای نادیک به پرز

افت. شدز دادز

ط مرزیرای: دامنه محاسباتی و ش2شکل

ی و هندسه مدلبند شبکه

فا ی مسائل مهندفی های افافی در شبیه بندی منافب یکی ا چالش شبکه

باشد. شبکه ای ادشدز باید اندا ز کافی ریا باشد تا بدواند رفدوار و عددی می

بینی نماید ا طرفی شبکه بسویار ریوا فوبب جریان را در نقاط حسا پیش

حالت بهینوه را بنابراین در ای اد شبکه باید ،شود افاایش مان م افبات می

بندی کل شبکه چهارگوشه و مثلثی برای شبکه مدنظر داشت. در این مقاله ا

،بنودی شبکهشدز افت. دلیل افدفادز ا ترکیب این دو نو دامنه حل افدفادز

شورایط فوراهت شودن منظور . بهباشد میفا ی کاهش مان م افبات و شبیه

در لبوه ،ار جریوان یواد افوت برای نقاطی که تغییرات گرادیان فشو مطلوب

بورای 1برابور بوا . ا باشود یم شدریبجلویی و عقبی ایرفویل تراکت شبکه

ضوریب با 10برابر با ا آن تا شدز و پس اولین شبکه مدصل به تیغه افدفادز

ا این ناحیه به دلیل دور شدن ا یور لایوه شدز افت. پس افدفادز 0۸/1رشد

شودز افوت. اج که گرادیان شدید افوت ا شوبکه بودون فواخدار افودفادز ل

بالاتر بوردن منظور به. شود یم افدفادز ها پرزی روی فطح مر هیلای بند شبکه

بورای اتور یری بند شبکهپرز ا فطحدقت ندایج در قسمت فلپ مثلثی روی

افوت. در شدز افدفادزی فشار و فرعت ها انیگرادپافخ به تغییرات ناگهانی

افت. شدز دادز، نشان مسئلهی و هندفه مر هیلای مثلثی، بند شبکه 2شکل

: نمایی از هندسه و شبکه مورداستفاده همراه با بزرگنمایی3شکل

اعتبارسنجی حل عددی .3

ندایج، من نی ضریب عملکرد تووربین برحسوب اطمینان ا ص ت منظور به

شدز توفط کسدلی دایج آ مایشگاهی ارائهشدز و با ن نسبت فرعت نوک، تهیه

9فرعت جریان باتوربین داریو فه پرز که روی یک مد ]۴[همکارانو

کوه ا مدر 0.0۸5۸طو وتر ، 1.03 قطر روتور ،مدر 1.۴5ارتفا ،مدر بر ثانیه

.شدز افت سهیمقا ،بردبهرز می 0.5با صلبیت 0021ایرفویل ناکا

حاضر عددی کارسنجی : نمودار اعتبار4شکل

خوبی توانایی شود حل عددی حاضر به مشاهدز می 3طور که در شکل همان

ندایج اگرچه. افت رادارهای نوک مخدلف بینی رفدار توربین در فرعت پیش

به دلیل ضووف ،آ مایشگاهی با ندایج حلدر ضریب توان بیشینه حل عددی

و بینوی پیش ضوف در ینهمچن بالای توربین و های فرعت درروش عددی

اندکی اخدلاف ،ها پرزحل دقیق رفدار جریان و گردابه های جداشدز ا فطح

مخدلف های نوکنسبت فرعت در که حل عددی شود میدارند، اما مشاهدز

انطباق خوبی با ندوایج آ مایشوگاهی 5/2در نسبت فرعت نوک خصوص به

عنوان مقالهتهران، ایران 1395 –انرژی بادی ایرانچهارمین کنفرانس

5

هوا پورز دارندز نگهتوانی با وهای اتلافات تأثیرا لا م به ذکر افت که دارد.

. شوود موی نظور صورف تووربین روی دوبودی ان ام شدز فا ی شبیهبه دلیل

ان وراف جریوان در ناحیوه اندهوای ،یبود فههمچنین تلفات ناشی ا اثرات

یدوبوود . لذا حول عوددی شوند ینمتلفات مکانیکی در نظر گرفده و ها پرز

بنوابراین ا حول ؛دهود یمایشگاهی نشان مآمقادیر بالاتری را نسب به حل

مخدلوف یهوا حالوت بورای دوبودی جهت مقایسه نسبی عملکورد تووربین

.شود میافدفادز

نتایج .4

استفاده از فلپ مثلثی تأثیربررسی .1.1

بادی داریو باعث ین بورا فلپ مثلثی شکل در اندهای پرز تفدفادز ا

این مد فلپ به دلیل هندفه جالب و همچنین . شود میکندر جریان پسیو

فشار جریان باعث افاایش اخدلاف تواند یمروی پرز یریقرارگمکان

رخش توربین نسبت چوح ت دانی و فوقانی پرز در هر دور عبوری بین فط

ع با گشت جریان در لبه نو فلپ مان ا اینافدفادز به حالت مومولی بشود.

ا پرز توربین جداشدزشدن گردابه های تر کوچک همچنین و فرار توربین

تواند یماین نو فلپ رتفا و قاعدزا اندا زلا م به ذکر افت که .شود می

این پژوهش برای ار یابی و مقایسه بهدر و در .قرار بگیرد یموردبررف

رثابت در نظ صورت به sپ قاعدز فل ،مخدلف های مد بین تر یقدق

در نادیکی افدفادز ا فلپ مثلثی شکل تأثیربرای بررفی افت. شدز گرفده

برحسبضریب توان توربین بادی، نمودار ضریب توان یشبرافاالبه فرار

در و رفت یمکه اندظار طور همانافت. شدز یتترفنسبت فرعت نوک

بر جریان عبوری ا مثبت یرگذاریتأثبا ین فلپا، شدز دادزنشان ۴شکل

خودکار یاندا رازو توان ماکایمت ضریببهبود در باعث ،توربین یها پرز

ضریب توان ماکایمت که شود یما نمودار مشاهدز توربین بادی شدز افت.

= H/Cmبه طو کرد ) رتفا فلپانسبت ،توفط توربین ادشدزیا1

29)

اخدلاف ، به دلیل ای اد ها مد مقدار بهینه را در مقایسه با فایر ،چهارممد

.باشددارا میفشار بهینه بین بالا و پایین پرز،

نوک تنسبت سرع برحسبضریب توان یمقایسهنمودار : 5شکل

چرخش روتور اویه برحسبنمودار ضریب گشداور توربین 5در شکل

نشان دادز شدز افت. این مقادیر در حالت پایدار بود ا چهار دور چرخش

که طور همانافت. آمدز دفت به 5/1 پرز توربین در نسبت فرعت نوک

ایرفویل به طو وتر فلپ ارتفا ریب گشداور در نسبتض شود یممشاهدز

H/Cm = 1

17واضح افت که .اشدب یمبیشدرین مقدار را دارا در مد پن ت

گشداور شرو به که شود یمباعث بیشدر ارتفا با تر بارگافدفادز ا فلپ

شدر ، بیبرد یمبهرز پسآتوربین فاوینو که ا نیروی مانند بهتوربین حرکت

باشد.

ی دوران در نسبتزاویه برحسبی ضریب گشتاور : نمودار مقایسه6شکل

5/1 سرعت نوک

در نسبت چرخش روتور اویه برحسبنمودار ضریب گشداور توربین

که شود یمافت. مشاهدز شدز دادزنشان ۶در شکل = 3 فرعت نوک

1 مقدارمد چهارم با

29 = H/Cm در مقایسه ین نسبت فرعت نوکدر ا

این مد مچنینه دادز افت. ارائهملکرد قابل قبولی را عبهبود ،ایهپ باحالت

.باشد میارا د شدز اصلاح یها مد بین بیشدری را گشداور اکایمتم

عنوان مقالهتهران، ایران 1395 –انرژی بادی ایرانچهارمین کنفرانس

۶

ی دوران در نسبتزاویه برحسبی ضریب گشتاور : نمودار مقایسه7شکل

3 سرعت نوک

فشار میدان فا ی شبیها این آمدز دفت بهندایج درک بهدربرای در ادامه

اخدلاف فشار بیشدر بین دو .شود میبرای دو حالت بهینه و پایه نمایش دادز

که اندظار طور همان .شود یمدیدز وضوح بهایین ایرفویل ها پفطح بالا و

که ییا آن ااین اخدلاف فشار بیشدر بودز و اردلپ ف رزپ در نو رفت یم

گشداور تولید میکندُ برآعمودی داریو بر افا نیروی م ور نیتورب

.دهد یمه حالت مومولی نشان رد بهدری را نسبت بعملک

پره معمولی)ب( - اردلپ ف (استر) حول روتور توربین شارف: میدان 8شکل

گیرینتیجه .1.2

افاایش ماکایمت گشداور و بهبود عملکرد توربین منظور بهدر این پژوهش

ی قرار گرفدند. برای موردبررفی توربین ها پرزبادی م ور عمودی داریو ،

مثلثی شکل لپ فی پرز مومولی افدفادز شد. جا به اردلپ ف رزپ این منظور ا

ا روی ایرفویل باعث جلوگیری موقویت قرارگیری وهندفه با توجه به

باعث گردابه های جداشدز ا فطح پرزشدن تر کوچکبرگشت جریان و

. همچنین شود یموربین ت بهبود عملکرد داًینهاو کت کردن اثرات واماندگی

در توربین بادی م ور عمودی ثی در لبه فرار ایرفویلللپ مثفافدفادز ا

، باعث ای اد اخدلاف کند یمداریو که بر افا نیروی برآ گشداور تولید

فشار بیشدر بین فطوح بالا و پایین پرز و افاایش نیروی برآ نسبت به حالت

بهینه رتفا ایافدن مخدلف و های مد بین یسه مقا . برایشود یممومولی

فپس و ثابت در نظر گرفده صورت به (S)آن اعدزق ،(H) یمثلثفلپ

فا ی شد. پس انسیس فلوئنت شبیه افاار نرمتوربین با افدفادز ا ی ها پرز

ی ها مد نسبت فرعت نوک برای برحسبافدخراج من نی ضریب توان

H/Cm = 1) حالدی که ۴مخدلف، مشاهدز شد که مد

29با افاایش افت (

باشد. می Hی در ضریب توان توربین بادی حالت بهینه درصد 15

منابع

[1] Almohammadi K, Ingham D, Pourkashanian M. CFD modelling investigation of straight-blade vertical axis wind turbine. in 13th International Conference on Wind Engineering, Amsterdam, Netherland 2011.

[2] Bhutta M, Hayat N, Farooq A, Ali Z, Jamil S, Hussain Z. Vertical axis wind turbine–A review of various configurations and design techniques, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 16, No. 4, pp. 1926-1939, 2012.

[3] Castelli M, Englaro A, Benini E. The Darrieus wind turbine: Proposal for a new performance predictio model based on CFD, Energy, (36), PP. 4919-4934, 2011.

[4] Howell R, Qin N, Edwards J, Durrani N. Wind tunnel and numerical study of a small vertical axis wind turbine, Renewable Energy, (35), PP. 412–422, 2010.

عنوان مقالهتهران، ایران 1395 –انرژی بادی ایرانچهارمین کنفرانس

۷

[5] Dominy R, Lunt P, Bickerdyke A, Dominy J. “Self-starting capability of a Darrieus turbine” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy, 221(1): 111-120, 2007.

[6] Gupta R, Biswas A. Computational fluid dynamics analysis of twisted three-bladed H-Darrieus rotor, Journal of Renewable and Sustainable Energy, Vol. 2, No. 4, pp. 1-15, 2010.

[7] Kadlec E. Characteristics of future Vertical Axis Wind Turbines (VAWTs),Large Wind Turbine Design Characteristics and and Requirements, Vol. 1, pp. 133-141, 1979.

[8] Li Ch, Zhu S, Xu Y, Xiao Y. 2.5D large eddy simulation of vertical axis wind turbine in consideration of high angle of attack flow, Renewable Energy, (51), PP. 317-330,2013.

[9] Maître T, Achard J, Guittet L, Ploesteanu C. Marine turbine development: numerical and experimental investigations, Workshop on Vortex Dominated Flow Achievementand Open Problems, pp. 59-66, 2005.

[10] Srivastav. D, Ponnani. K, “Surface modifications for improved maneuverability and performance of an aircraft,”ASME international mechanical engineering congress & exposition (IMECE-2011), 2011.

[11] Liebeck. R, “ Design of subsonic airfoils for high lift” Aircr,15,547-561,1978.

[12] Mohamed M, Janiga G, Pap E, Thevenin D. Optimal blade shape of a modified Savonius turbine using an obstacle shielding the returning blade, Energy Convers Manage, 52 (1): 236-242, 2011.