تصميم توربين رياح أفقي صغير والتحليل الأيروديناميكي باستخدام برنامج Q-Blade
DOI:
https://doi.org/10.21123/bsj.2023.7418الكلمات المفتاحية:
شكل الشفرة، معامل القدرة، زاوية االلتواء, معامل العزم، طاقة الرياحالملخص
طاقة الرياح واحده من الموارد الطبيعية والاكثر شيوعاً حيث تلعب دوراً هائلاً في قطاع الطاقة وبسبب الطلب المتزايد لتحسين كفاءة توربينات الرياح وبسبب تطور مجال الطاقة تم اجراء تحسينات لتصميم توربين رياح مناسب والحصول على اكثر قدر ممكن من كفاءة الطاقة من الرياح. في هذه الورقة تم تصميم شفرة توربين رياح افقي يعمل ضمن سرعة الرياح المنخفضة وباستخدام نظرية (BEM), حيث يعد تصميم شفرة دوار التوربين مهمه صعبة بسبب العمليات الحسابية المتضمنة في عملية التصميم. ولفهم سلوك شفرة التوربين تم استخدام برنامج Q-Blade لتصميم ومحاكاة شفرة دوار التوربين خلال ظروف العمل حيث تم دراسة متغيرات التصميم مثل (طول الوتر وزاوية الالتواء ) المؤثرة على اداء توربينات الرياح تم اختيار جنيح (NACA4711) لستة عشر قسم مختلفة للشفرة بطول (155cm). تم تحليل ( معامل القدرة, معامل العزم, معامل الرفع, معامل السحب, نسبة معامل الرفع الى السحب ) حيث تم الحصول على نتائج ذات دقة عالية وتبين ان افضل اداء يمكن ان يعمل فيه دوار التوربين عندما تكون(نسبة سرعة الطرف)تساوي (7) بالإضافة الى ذلك تم الحصول على معامل قدرة ( Cp = 0.4742) لا يتجاوز حد بيتزا (0.59 %) وهي كفاءة جيدة بالنسبة لتوربين رياح صغير وتبين ان تصميم توربين رياح افقي صغير ذو ثلاث شفرات مناسب للعمل ضمن المناطق ذات سرعة رياح منخفضة.
Received 11/5/2022, Revised 19/8/2022, Accepted 21/8/2022, Published Online First 20/2/2023
المراجع
Stevens RJAM, Meneveau C. Flow structure and turbulence in wind farms. Annual review of fluid mechanics. 2017; 49: 311-339.
Porté-Agel, F, Bastankhah M, Shamsoddin S. Wind-turbine and wind-farm flows: a review. Bound-Layer Meteorol. 2020; 174(1): 1-59.
Mohsen AA, Al-Jiboori MH, Al-Timimi YK. Investigating the Aerodynamic Surface Roughness Length over Baghdad City Utilizing Remote Sensing and GIS Techniques. Baghdad Sci J. 2021; 18(2): 1048-1049.
Derome D, Razali R, Fazlizan A, Jedi A, Purvis-Roberts K. Determination of Optimal Time-Average Wind Speed Data in the Southern Part of Malaysia. Baghdad Sci J. Online First. 2022: 1111- 1122.
Bianchini A, Balduzzi F, Rainbird JM, Peiro J, Graham JMR, Ferrara G, et al. On the influence of virtual camber effect on airfoil polars for use in simulations of Darrieus wind turbines. Energy Convers Manag. 2015; 106: 373-384.
Abhishek G, Singh B, Singh S. Low wind speed airfoil design for horizontal axis wind turbine. Mater Today: Proceedings. 2021; 45: 3000-3004.
Mujahid M, Rafai A, Imran M, Saggu MH, Rahman N. Design Optimization and Analysis of Rotor Blade for Horizontal-Axis Wind Turbine Using Q-Blade Software. Pak J Sci Ind Res A: Phys Sci. 2021; 64(1): 65-75.
Ikpe AE, Etuk ME, Ndon AE. Modal Analysis of Horizontal Axis Wind Turbine Rotor Blade with Distinct Configurations under Aerodynamic Loading Cycle. Gazi Univ J Sci Eng. Innov. 2021; 8(1): 81-93.
Ibrahim M, Alsultan A, Shen S, Amano RS. Advances in horizontal axis wind turbine blade designs: introduction of slots and tubercle. J Energy Resour Technol. 2015; 137(5): 05120- 051211
Shah DS, Barve SB. Design, Analysis and Simulation of a Darrieus (Eggbeater type) Wind Turbine. J Eng Technol. 2021; 8(10): 1655-1660.
Gulve P, Barve SB. Design and construction of vertical axis wind turbine. Int J Mech Eng. Techol. 2014; 5(10): 148-155.
Zamani M, Nazari S, Moshizi SA, Maghrebi MJ. Three dimensional simulation of J-shaped Darrieus vertical axis wind turbine. Energy. 2016;116: 1243-1255.
Muhsen H, Al-Kouz W, Khan W. Small wind turbine blade design and optimization. Symmetry. 2019; 12(1): 18.
Tahani M, Kavari G, Masdari M, Mirhosseini M. Aerodynamic design of horizontal axis wind turbine with innovative local linearization of chord and twist distributions. Energy. 2017;131: 78-91.
Sakaria S, Tailor M, Joshi S. Modeling & Simulation Analysis of 800 kW Hawt. 12 Int Conf Therm Eng. Gandhinagar, India 2019.
Genc MS, Açıkel HH, Koca K. Effect of partial flexibility over both upper and lower surfaces to flow over wind turbine airfoil. Energy Convers. Manag. 2020;219: 113042.
Oguz K. Aerodynamic optimization of horizontal axis wind turbine blades by using CST method, BEM theory and genetic algorithm. MS thesis. Middle East Technical University. 2019;
Khan T, Singh B, Sultan MTH, Ahmad KA. Performance of a HAWT Rotor with a Modified Blade Configuration. Pertanika J Sci Technol. 2022; 30(1): 201 - 220.
Nikhade SD, Kongare SC, Kale SA. Design of an airfoil for low wind horizontal axis micro wind turbine. I2 Int Conf Converg Tech. IEEE. Mumbai, India. 2017. https://dx.doi.org/10.1109/I2CT.2017.8226249
Arumugam P, Ramalingam V, Bhaganagar K. A pathway towards sustainable development of small capacity horizontal axis wind turbines–Identification of influencing design parameters & their role on performance analysis. Sustain. Energy Technol Assess. 2021; 44: 101019.
Chen J, Hu Z, Wan D, Xiao Q. Comparisons of the dynamical characteristics of a semi-submersible floating offshore wind turbine based on two different blade concepts. Ocean Eng. 2018; 153: 305-318.
Duan F, Hu Z, Liu G, Wang J. Experimental comparisons of dynamic properties of floating wind turbine systems based on two different rotor concepts. Appl Ocean Res. 2016; 58: 266-280.
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2023 مجلة بغداد للعلوم
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
كيفية الاقتباس
