Title of article :
Direct Measurements of Turbulence and Flow Characteristics of a Vertical Axis Wind Turbine Using the Eddy Covariance Method
Author/Authors :
H’ng, Yin Mun Environmental Technology - School of Industrial Technology - Universiti Sains Malaysia - USM 11800 - Pulau Pinang, Malaysia , Yusup, Yusri Environmental Technology - School of Industrial Technology - Universiti Sains Malaysia - USM 11800 - Pulau Pinang, Malaysia
Abstract :
Turbulence intensity measurements of vertical axis wind turbine (VAWT) are essential to detemineitsefficiency and performance. In this study, the eddy covariance (EC) method was used to characterise the flow and directly measure turbulence of a VAWT in a controlled indoor laboratory using an ultrasonic anemometer (at 10 Hz) at specific grid positions of upwind and downwind (in the wake) of the VAWT. In constrast to numerical simulations, this method has the potential to accurately quantify turbulence of wind turbines and thus able to describe the flow patterns around a VAWTexperimentally. Results show that at the upwind position, some of the swept area of the VAWT obstructed the flow due to the counter current flow generated by the VAWT rotors’ rotation while causing some flows to be diverted and concentrated to the concurrent flow area of the VAWT. In the wake of the VAWT, flow velocities and turbulence decreased and dispersed while at the centre line, vertical turbulence decreased towards the bottom (ground) swept area.This downward transfer of turbulence caused generally negative vertical momentum transfer. However, a slight increase of turbulence was observed at the ground surface due to flow deflection.
Farsi abstract :
اندازه گيري هاي شدت تلاطم ناشي از محور عمودي توربين بادي (VAWT) براي تعيين كارايي و عملكرد ضروري است. در اين بررسي روش كوواريانس گرداب (EC) براي مشخصه يابي جريان استفاده شده است و مستقيما تلاطم VAWT در يك آزمايشگاه سرپوشيده با استفاده از بادسنج اولتراسونيك (در ده هرتز) در موقعيت هاي مشخصي از دريچه توري هم در مسير جريان باد و هم در خلاف مسير باد (در دنباله) از VAWT اندازه گيري كردند. در تقابل با شبيه سازي هاي عددي. اين روش پتانسيل آن را دارد كه با دقت بالايي تلاطم توربين هاي بادي را بطور كميتي بيان كند. بنابراين قادر به توصيف تجربي الگوهاي جرياني حول VAWT هستند. نتايج نشان داده اند كه در موقعيت خلاف مسير باد. بعضي از منطقه هاي پيچ دار VAWTجريان را بدليل جريان هاي جاري همزمان كه از چرخش محور چرخان توليد شده اند. مسدود كردند در حالي كه باعث مي شود بعضي از اين جريان ها منحرف شده و به منطقه جريان همزمان VAWT اضافه شود. در دنباله VAWT , سرعت هاي جريان و تلاطم كاهش پيدا كردند و پراكنده شدند در حالي كه در خط مياني, تلاطم مياني به طرف ته منطقه پيچ دار كاهش پيدا كرد. اين انتقال سرازيري تلاطم بطور كلي باعث انتقال مومنتم عمودي منفي شد. اگرچه ، افزايش جزيي تلاطم در منطقه زمينه اي بدليل انحراف جريان مشاهده شد.
Keywords :
EC method , Turbulence , Vertical Axis Wind Turbine
Journal title :
Astroparticle Physics