مقارنة بين توربينات الرياح ذات ثلاثة شفرات وخمسة شفرات من حيث الخصائص الميكانيكية باستخدام برنامج Q-Blade

المؤلفون

  • Othman K. Zidane قسم الفيزياء، كلية العلوم، جامعة تكريت، صلاح الدين، العراق https://orcid.org/0000-0001-6883-6654
  • YaseenH. Mahmood Mahmood قسم الفيزياء، كلية العلوم، جامعة تكريت، صلاح الدين، العراق

DOI:

https://doi.org/10.21123/bsj.2024.8970

الكلمات المفتاحية:

سرعة الرياح المنخفضة, معامل القدرة, معامل عزم الدوران, شفرة توربين الرياح, , طاقة الرياح

الملخص

يمكن لتوربينات الرياح المنتشرة في مزارع الرياح على نطاق المرافق أن تدعم تلبية رغبات الطاقة المستقبلية وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عن طريق تقليل متطلبات الطاقة من الوقود الأحفوري. مع ارتفاع درجة حرارة الهواء على مدار اليوم، تزداد سرعة الرياح بسبب تدرجات درجة الحرارة، والتي تنتج تدرجًا في الكثافة / الضغط، مما يؤدي إلى حركة الهواء التي تواجهها توربينات الرياح. اعتمادًا على تضاريس الأرض، يمكن أن تواجه الرياح وتوجه في الوديان بين التلال وفوقها حيث تتدفق وتتبع منحنيات الأرض. تنتج هذه التضاريس زيادة في سرعة الرياح في القمم والتلال. في هذا العمل، تم تصميم شفرة دوار توربينات الرياح الأفقية الصغيرة للعمل في ظل سرعة الرياح المنخفضة، باستخدام برنامج (Q-Blade). استنادًا إلى نظرية عنصر الشفرة (BEM). مع الجنيح NACA3712. تم استخدام دوار ثلاثي الشفرات ودوار بخمس شفرات بناءً على نوع التوربين وحجم الدوار لتوليد الطاقة الميكانيكية من طاقة الرياح. تم إجراء مقارنة وتحليل قوة التوربين ومعامل القدرة ومعامل عزم الدوران عند سرعة رياح منخفضة ((1m/s-8m/s وتم الحصول على نتائج دقيقة للغاية. وجد أن أفضل أداء يمكن أن يعمل فيه دوار توربيني ثلاثي الشفرات بقدرة توربينية تبلغ  (955W) كما تم الحصول على قدرة التوربين ((582W للدوار خماسي الشفرات. وجد أن تصميم توربينة رياح أفقية صغيرة بخمس ريش أفضل من التوربين بثلاث ريش ومناسب للعمل في المناطق ذات سرعة الرياح المنخفضة وبكفاءة عالية مقارنة بحجم التوربين.

المراجع

Hussein A, Fletcher RW. A Computational Fluid Dynamics Analysis of Turbulence and Wakes of Horizontal Axis Wind Turbines During Non-Operational Time Periods. ASME Int Mech Eng Congress Expos. 2020; 84560, V008T08A056. https://doi.org/10.1115/IMECE2020-23492

Hussein A. Modeling and Simulation of Wind Turbulence and Wake Effects Associated with Wind Turbine Electrical Power Generation Technology. PhD[dissertation]. Leon Linton Department of Mechanical, Robotics, and Industrial Engineering. 2021. Mechanical Engineering.

Al-Qarishey, Hussein, Fletcher R. How variations in downstream computational fluid dynamics turbulence studies can be impacted when employing commonly used initial set-up configuration parameters for airfoils. ASME Int Mech Eng Congress Expos. 2019; 59438: V 006T06A095. https://doi.org/10.1115/IMECE2019-11257

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. http://dx.doi.org/10.21123/bsj.2021.18.2(Suppl.).1048

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. 2022; 19(5): 1111-1111. http://dx.doi.org/10.21123/bsj.2022.6472

Birajdar MR, Kale SA, Performance analysis of new airfoils and blade for a small wind turbine. Int J Energy, Environ Econ. 2016; 24(1): 75-86. http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.11406.69441

Patil Y. Design, fabrication and analysis of fibonacci spiral horizontal axis wind turbine. Int J Aerosp. Mech. Eng. 2018; 5(1): 1-4. _

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.‏‏ https://doi.org/10.52763/PJSIR.PHYS.SCI.64.1.2021.65.75

Pramod MB, Srirang CP, Sushilkumar MB. Experimentation on design and development of mini wind turbine. Int. J. Innov. Technol. Explor. Eng. 2019; 8(11): 2278-3075. http://dx.doi.org/10.35940/ijitee.K1406.0981119

Muhsen H, Al-Kouz W, Khan W. Small wind turbine blade design and optimization. Symmetry. 2019; 12(1): 18. https://doi.org/10.3390/sym12010018

Noronha NP, Krishna M, Design and analysis of micro horizontal axis wind turbine using MATLAB and QBlade. Int. J. Adv. Sci. Technol. 2020; 20(10s): 8877-85.

Vaidya N, Barve S. Design, Modelling and Comparative Analysis of a Horizontal Axis Wind Turbine. Int J Eng. Res Technol. 2021; 8(8): 808-815.

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. 2021; 8.1: 81-93.

Jabbar RI, Statistical analysis of wind speed data and assessment of wind power density using weibull distribution function (Case Study: Four Regions in Iraq). J Phys.: Conf Ser. 2021; 1804(1):012010. http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/1804/1/012010

Yuwono T, Sakti G, Aulia FN, Wijaya AC. Improving the performance of Savonius wind turbine by installation of a circular cylinder upstream of returning turbine blade. Alex Eng. J. 2020; 59(6): 4923-4932. https://doi.org/10.1016/j.aej.2020.09.009

Wen B, Tian X, Dong X, Peng Z, Zhang W. On the power coefficient overshoot of an offshore floating wind turbine in surge oscillations. Wind Energy. 2018; 21(11): 1076-1091. https://doi.org/10.1002/we.2215

Emejeamara FC, Tomlin AS. A method for estimating the potential power available to building mounted wind turbines within turbulent urban air flows. Renew. Energ. 2020; 153: 787-800. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.01.123

Madsen HA, Larsen TJ, Pirrung GR, Li A, Zahle F. Implementation of the blade element momentum model on a polar grid and its aeroelastic load impact. Wind Energ Sci. 2020; 5(1): 1–27. https://doi.org/10.5194/wes-5-1-2020

Mustafa MM, Alaskari. Experimental Investigation and Performance Simulation of Kit Horizontal Axis Wind Turbine. Int J Comput Appl. 2018; 180(16): 0975-8887. https://doi.org/10.5120/ijca2018916371

‏Aran DHM, Tian Y, Kinnas S. Effect of Wake Alignment on Turbine Blade Loading Distribution and Power Coefficient. J Offshore Mech. Arct Eng. 2019; 141(4). https://doi.org/10.1115/1.4041669

Eltayesh A, Castellani F, Burlando M, Hanna MB, Huzayyin AS, El-Batsh HM, et al. Experimental and numerical investigation of the effect of blade number on the aerodynamic performance of a small-scale horizontal axis wind turbine. Alex Eng J. 2021; 60(4): 3931-394. https://doi.org/10.1016/j.aej.2021.02.048

التنزيلات

إصدار

القسم

article

كيفية الاقتباس

1.
مقارنة بين توربينات الرياح ذات ثلاثة شفرات وخمسة شفرات من حيث الخصائص الميكانيكية باستخدام برنامج Q-Blade . Baghdad Sci.J [انترنت]. [وثق 22 مايو، 2024];21(9). موجود في: https://bsj.uobaghdad.edu.iq/index.php/BSJ/article/view/8970