Bowl bladed hydrokinetic turbine with additional steering blade numerical modeling

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.173986

Ключові слова:

bowl blade, kinetic turbine, rural area, steering blade, momentum, performance

Анотація

Bowl bladed kinetic turbine has a low performance. This is a simple turbine, easy to make, easy to install and inexpensive. Kinetic turbines are made specifically for rural areas which may be far from technology facilities. The reason why this kind of turbine is still being used is to meet the electric needs of rural areas. Research on this bowl bladed kinetic turbine is still often done, although not too much. There have been many efforts made to improve turbine kinetic performance. This simulation study was conducted to compare the conventional bowl bladed kinetic turbine with the bowl bladed kinetic turbine with an additional steering blade, to see whether there is an increase in turbine performance.

The performance of a kinetic turbine can be seen from the amount of pressure or momentum that occurs between two blades.

The simulation carried out is to review the pressure that occurs in four sequential blades that experience an initial jet water flow. A review of this pressure is carried out at every 5° movement of the turbine wheel, starts from a=45° to a=45°, so there will be nine pairs comparison result of the bowl bladed kinetic turbine performance.

On the conventional bowl bladed kinetic turbine, it can be seen that the water flow enters the turbine area, after pushing the first blade, flows straight out to the turbine outlet area. So it is estimated that there is potential water energy lost.

From the bowl bladed kinetic turbine simulation with the steering blade, it can be seen that there is an increase in pressure on the blades. The water flow that had left the turbine area can provide an additional pressure on the rest of the turbine blade. By plotting the pressure value of the simulation result, it is clear that there is an increase of turbine performance after attached with a steering blade.

Біографії авторів

Rudy Soenoko, Brawijaya University Jalan. Mayjend Haryono, 167, Malang, Indonesia, 65145

Doctor of Technological Sciences, Professor

Department of Mechanical Engineering

Purnami Purnami, Brawijaya University Jalan. Mayjend Haryono, 167, Malang, Indonesia, 65145

Doctorate

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Rispiningtati, Soenoko, R. (2015). Regulation of sutami reservoir to have a maximal electrical energy. International Journal of Applied Engineering Research, 10 (12), 31641–31648.
  2. Indonesia Energy Outlook (2016). Agency for the Assessment and Application of Technology.
  3. Yang, B., Lawn, C. (2011). Fluid dynamic performance of a vertical axis turbine for tidal currents. Renewable Energy, 36 (12), 3355–3366. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.05.014
  4. Yang, B., Lawn, C. (2013). Three-dimensional effects on the performance of a vertical axis tidal turbine. Ocean Engineering, 58, 1–10. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2012.09.020
  5. Golecha, K., Eldho, T. I., Prabhu, S. V. (2011). Investigation on the Performance of a Modified Savonius Water Turbine with Single and Two deflector Plates. The 11th Asian International Conference on Fluid Machinery and Fluid Power Technology.
  6. Sinagra, M., Sammartano, V., Aricò, C., Collura, A., Tucciarelli, T. (2014). Cross-flow Turbine Design for Variable Operating Conditions. Procedia Engineering, 70, 1539–1548. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.02.170
  7. Sammartano, V., Aricò, C., Sinagra, M., Tucciarelli, T. (2015). Cross-Flow Turbine Design for Energy Production and Discharge Regulation. Journal of Hydraulic Engineering, 141 (3), 04014083. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)hy.1943-7900.0000977
  8. Lopes, J. J. A., Vaz, J. R. P., Mesquita, A. L. A., Mesquita, A. L. A., Blanco, C. J. C. (2015). An Approach for the Dynamic Behavior of Hydrokinetic Turbines. Energy Procedia, 75, 271–276. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.07.334
  9. Tian, W., Mao, Z., Ding, H. (2018). Design, test and numerical simulation of a low-speed horizontal axis hydrokinetic turbine. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 10 (6), 782–793. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijnaoe.2017.10.006
  10. Sukmawaty, S., Firdaus, N., Putra, G. M. D., Ajeng, S. D. (2018). Effect of Blade number and Directional Plate Angle on Kinetic Turbine Performances. International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET), 9 (13), 395–402.
  11. Jaini, Kaprawi, Santoso, D. (2015). Darrieus Water Turbine Performance Configuration of Blade. Journal of Mechanical Science and Engineering, 2 (1), 7–11.
  12. Hantoro, R., Septyaningrum, E. (2018). Novel Design of a Vertical Axis Hydrokinetic Turbine –Straight-Blade Cascaded (VAHT–SBC): Experimental and Numerical Simulation. Journal of Engineering and Technological Sciences, 50 (1), 73–86. doi: https://doi.org/10.5614/j.eng.technol.sci.2018.50.1.5
  13. Zanforlin, S., Burchi, F., Bitossi, N. (2016). Hydrodynamic Interactions Between Three Closely-spaced Vertical Axis Tidal Turbines. Energy Procedia, 101, 520–527. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.11.066
  14. Góralczyk, A., Adamkowski, A. (2018). Model of a Ducted Axial-Flow Hydrokinetic Turbine – Results of Experimental and Numerical Examination. Polish Maritime Research, 25 (3), 113–122. doi: https://doi.org/10.2478/pomr-2018-0102
  15. Anyi, M., Kirke, B. (2010). Evaluation of small axial flow hydrokinetic turbines for remote communities. Energy for Sustainable Development, 14 (2), 110–116. doi: https://doi.org/10.1016/j.esd.2010.02.003
  16. Boedi, S. D., Soenoko, R., Wahyudi, S., Choiron, M. A. (2015). An Outer Movable Blade Vertical Shaft Kinetic Turbine Performance. International Journal of Applied Engineering Research, 10 (4), 8565–8573.
  17. Soenoko, R., Setyarini, P. H., Gapsari, F. (2018). Bowl Bladed Hydro Kinetic Turbine Performance. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 13 (20), 8242–8250.
  18. Kumar, A., Nikhade, A. (2014). Hybrid Kinetic Turbine Rotors: A Review, International Journal of Engineering Science & Advanced Technology, 4 (6), 453–463.
  19. Streeter, V. L., Wylie E. B., Bedford, K. W. (1997). Fluid Mechanics. McGraw-Hill College.
  20. Soenoko, R., Setyarini, P. H., Gapsari, F. (2018). Numerical modeling and investigation of hydrokinetic turbine with additional steering blade using CFD. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 13 (22), 8589–8598.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-07-23

Як цитувати

Soenoko, R., & Purnami, P. (2019). Bowl bladed hydrokinetic turbine with additional steering blade numerical modeling. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(8 (100), 24–36. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.173986

Номер

Том 4 № 8 (100) (2019): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Rudy Soenoko, Purnami Purnami

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.