شبيه سازي عددي توربين باد محور عمودي نوع ساونيوس و ارزيابي تاثير فاصله هم پوشاني افقي بر عملكرد توربين

Numerical Simulation of Savonius Vertical Axis Wind Turbine and Evaluation of the Effect of Horizontal Overlap Parameter on its Performance

در ميان انرژي‌هاي تجديدپذير، انرژي باد، به عنوان كم‌هزينه‌ترين منبع انرژي قابل دسترس به‌شمار مي‌آيد. توربين باد ساونيوس از زيرمجموعه‌هاي توربين‌هاي باد محور عمودي بوده، به جهت وزش باد وابستگي ندارند. در اين مقاله به بررسي تأثير نسبت‌هاي هم‌پوشاني در توربين باد ساونيوس نيمه‌استوانه‌اي متداول با نگرشي جديد پرداخته شده است؛ در اين راستا با ثابت نگه‌داشتن اندازه‌ي قطر خارجي روتور و با در نظر گرفتن دو حالت هم‌پوشاني مثبت و منفي، تأثير فاصله‌ي هم‌پوشاني افقي مورد بررسي قرار گرفته است. جهت مدل‌سازي عددي از نرم‌افزار تجاري انسيس - فلوئنت و روش مش لغزان بهره برده شد. همچنين شبيه‌سازي‌ها با استفاده از روش RANS و مدل توربولانسي Realizable K-ε انجام گرديد. با بررسي كانتورهاي سرعت در اطراف پره‌ها در هم‌پوشاني‌هاي مختلف، مشخص گرديد كه در اطراف پره‌هاي با هم‌پوشاني منفي ميزان آشفتگي بيشتر مي‌باشد. اين امر موجب كاهش مومنتم خالص مفيد مي‌شود. همچنين، با توجه به نمودارهاي ضريب گشتاور و ضريب توان مشخص شد كه در حالت كلي، هندسه با نسبت هم‌پوشاني 0/15+ مي‌تواند از ديگر موارد مناسب‌تر باشد.

Savonius wind turbine is a vertical axis wind turbine type which its performance is not dependent on wind direction. In this paper, the effect of overlap ratios in the common semi-cylindrical Savonius wind turbine is investigated with a comprehensive attitude. In this regard, positive and negative overlap ratios are considered by maintaining the rotor diameter. Numerical modeling is conducted using Ansys-Fluent commercial software and sliding mesh method. Simulations are carried out by using RANS method and Realizable K-ε turbulence model. By examining the velocity contours around the blades in different overlap ratios, it is found that the perturbation is higher in the circumference of the blades with negative overlap ratios. This reduces the useful net momentum. Moreover, according to the torque and power coefficients, it is found that in general, geometry with an overlap ratio of + 0.15 could be more appropriate.