ساخت و آزمايش يك توربين بادي محوري با بيشترين توانايي در جذب انرژي جنبشي جريان

Fabrication and Test of an Axial Wind Turbine with the Most Power During Absorbing Flow Kinetic Energy

هدف از مقاله حاضر ساخت و آزمايش يك توربين بادي محوري با ضريب توان بالاتر از 55% است. چرا كه اين ضريب توان بالاترين مقدار در جديدترين نمونه‌هاي توربين‌هاي محوري ساخته شده است. بررسي حاضر منجر به ساخت طرحي جديد از يك توربين بادي كوچك شده كه در اندازه‌گيري‌هاي تجربي حداكثر ضريب توان 68 الي 80 درصد را نشان داده است. اندازه‌گيري ضريب توان روتور دو پروانه اي توربين بادي با نتايج تئوري دو ديسك انتقال توان، كه دست يابي به ضريب توان در حد 64 درصد را اثبات كرده، هم‌خواني دارد. روتور توربين بادي شامل يك پروانه محوري سه پره اي و يك پروانه تركيبي شش پره اي بهينه سازي شده است. قطعات توربين بادي با تكنولوژي چاپ سه‌بعدي ساخته شده اند. يك فن محوري بزرگ به صورت افقي نصب شده است تا جريان باد را ايجاد كند. روي محور روتور يك ترمز مكانيكي كوچك نصب شده است و براي ايجاد گشتاور ترمزي ثابت قابل تنظيم است. نيروي پساي روتور با استفاده از نيروسنج نوع اِس كه درون يك سازه ايروديناميكي جاسازي شده، اندازه‌گيري شده است. توربين بادي كوچك ضريب توان بهينه خود را در جريان باد كم سرعت (در محدوده 1 تا 3 متر بر ثانيه) حفظ كرده است. آزمايش براي روتور توربين و براي توربين بادي داراي جدار و بازوهاي تكيه‌گاهي انجام شده و نتايج تقريباً يكسان به دست آمده است

The aim of the present paper is fabrication and testing an axial wind turbine with power-coefficient greater than 55 percent. Since this power-coefficient is the highest value among the most recent fabricated axial turbines. The present study has led to manufacturing new design of a small wind turbine that has shown power-coefficient of 68 to 80 percent in experimental measurements. Measuring power-coefficient of two-propeller rotor of the wind turbine is in accordance with double-actuator-disc theory, which has proved achievement to power-coefficient of 64 percent. The rotor of the wind turbine consists of an axial three-blade propeller and an optimized six-blade combined-propeller. The parts of the wind turbine have been manufactured with three-dimensional print technology. A large axial fan has been installed horizontally to produce wind flow. A miniature mechanical brake has been installed on the rotor’s axis and it is adjustable for generating constant braking torque. The rotor’s drag force has been measured with the S-type load-cell that was accommodated in an aerodynamic structure. The small wind turbine has preserved its optimum power-coefficient in the low speed wind flow (in the range 1 to 3 m/sec). Experiment has been accomplished for the rotor of turbine and for the wind turbine having walls and supporting arms and nearly the same results has been achieved.