Використання напрямних лопаток для концентрації потоків на лопаті і блокування вихору для підвищення коефіцієнта потужності вітрогенератора Савоніуса
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.183160Ключові слова:
концентрувати потоки, блокувати вихор, коефіцієнт потужності, Савоніус, напрямна лопатка, вихор Кармана, низхідний потік, обчислювальна гідродинаміка (ОГД)Анотація
Простий вертикальний вітрогенератор Савоніуса може генерувати енергію при низькій швидкості вітру в будь-якому напрямку. Однак великий статичний крутний момент має низький коефіцієнт потужності. Тому було зроблено нововведення, що передбачає 16 напрямних лопаток навколо вала зовні лопаті з кутом близько 45° до радіальної лінії. Особливість напрямних лопаток полягає в тому, що вони здатні концентрувати на лопаті турбіни вітровий потік в будь-якому напрямку. Рух рідини навколо лопаті турбіни, який створює крутний момент на валу турбіни, було проаналізовано з використанням моделювання обчислювальної гідродинаміки (ОГД), а потім перевірялося шляхом спостереження за нитками фактичного руху рідини, прикріплених з кожного боку лопаті турбіни. Результат показує, що без напрямних лопаток вітровий потік навколо лопаті турбіни створює вихор на лопаті і вихор Кармана в низхідному потоці. Ці вихори ефективно знижують кінетичну енергію в вітровому потоці, так що механічна енергія на валу турбіни стає невеликою. При певному положенні лопаті вихор стає сильніше, а відділення рідини від поверхні лопаті стає товще. Більш сильний вихор має тенденцію знижувати сильнішу кінетичну енергію рідини, тоді як більш товстий поділ має тенденцію зменшувати підйомну силу на лопаті. Отже, ці два режими потоку мають тенденцію створювати негативний крутний момент. При установці напрямних лопаток навколо лопаті, вітрові потоки концентруються напрямними лопатками на лопаті турбіни, що ефективно зменшує вихор навколо лопаті і блокує великий вихор зовні напрямних лопаток в низхідному потоці. Поділ потоку пригнічується концентрованим потоком, що створює велику підйомну силу. В результаті коефіцієнт потужності збільшується на 61,6 %. Це величезне збільшення коефіцієнта потужності досягається при швидкості вітру 5 м/с, хоча стабільне обертання турбіни досягається при меншій швидкості
Посилання
- Irabu, K., Roy, J. N. (2007). Characteristics of wind power on Savonius rotor using a guide-box tunnel. Experimental Thermal and Fluid Science, 32 (2), 580–586. doi: https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2007.06.008
- Ogawa, T., Yoshida, H. (1986). The Effects of a Deflecting Plate and Rotor End Plates on Performances of Savonius-type Wind Turbine. Bulletin of JSME, 29 (253), 2115–2121. doi: https://doi.org/10.1299/jsme1958.29.2115
- Mohamed, M. H., Janiga, G., Pap, E., Thévenin, D. (2011). Optimal blade shape of a modified Savonius turbine using an obstacle shielding the returning blade. Energy Conversion and Management, 52 (1), 236–242. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.06.070
- Altan, B. D., Atılgan, M. (2012). A study on increasing the performance of Savonius wind rotors. Journal of Mechanical Science and Technology, 26 (5), 1493–1499. doi: https://doi.org/10.1007/s12206-012-0313-y
- Altan, B. D., Atılgan, M. (2008). An experimental and numerical study on the improvement of the performance of Savonius wind rotor. Energy Conversion and Management, 49 (12), 3425–3432. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2008.08.021
- Altan, B. D., Atılgan, M., Özdamar, A. (2008). An experimental study on improvement of a Savonius rotor performance with curtaining. Experimental Thermal and Fluid Science, 32 (8), 1673–1678. doi: https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2008.06.006
- Fujisawa, N. (1992). On the torque mechanism of Savonius rotors. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 40 (3), 277–292. doi: https://doi.org/10.1016/0167-6105(92)90380-s
- Gupta, R. et. al. (2011). CFD Analysis of a Two-Bucket Savonius Rotor For Various Overlap Conditions. Proceedings of the ASME 2011 5th International Conference on Energy Sustainability ES2011.
- Debnath, B. K., Biswas, A., Gupta, R. (2009). Computational fluid dynamics analysis of a combined three-bucket Savonius and three-bladed Darrieus rotor at various overlap conditions. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 1 (3), 033110. doi: https://doi.org/10.1063/1.3152431
- Mohamed, M. H., Janiga, G., Pap, E., Thévenin, D. (2010). Optimization of Savonius turbines using an obstacle shielding the returning blade. Renewable Energy, 35 (11), 2618–2626. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2010.04.007
- Fujisawa, N., Gotoh, F. (1992). Visualization study of the flow in and around a Savonius rotor. Experiments in Fluids, 12 (6), 407–412. doi: https://doi.org/10.1007/bf00193888
- Gupta, R., Das, R., Rituraj, Gautam, Deka, S. S. (2012). CFD Analysis of a Two-bucket Savonius Rotor for Various Overlap Conditions. ISESCO Journal of Science and Technology, 8 (13), 67–74.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Budi Sugiharto, Sudjito Soeparman, Denny Widhiyanuriyawan, Slamet Wahyudi, ING Wardana
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.
