تاثير اندازه هم پوشاني بر عملكرد توربين بادي محور عمودي ساونيوس در دو مدل متعارف و باخ

Effect of Overlapping Size on the Performance of the Savonius Wind Turbine, in Both Conventional and the Bach-Type Models

در اين پژوهش، با استفاده از شبيه سازي عددي، به بررسي تاثير هم پوشاني داخلي بر عملكرد توربين بادي محور عمودي دوپره ساونيوس پرداخته مي شود. روتور درنظرگرفته شده دردو نوع متعارف و باخ است. به اين منظور مشخصه هاي توان توربين بادي در محدوده نسبت سرعت نوك پره از 0/2 تا 1/2 و سرعت باد 3، 5 و 7متر بر ثانيه مورد بررسي قرار گرفته است. براي شبيه سازي مشخصه هاي آشفتگي، مدل SST k-ω مورد استفاده قرار گرفته است و نتايج به دست آمده با داده هاي موجود در ادبيات فن اعتبارسنجي شده اند. رفتار لحظه اي جريان و داده هاي متوسط زماني براي دو روتور مورد نظر يعني نوع متعارف و نوع باخ ارائه شده اند. نتايج به دست آمده از اين تحقيق نشان مي دهد كه به ازاي كليه مقادير سرعت نوك پره و سرعت باد، مقدار بهينه هم پوشاني به ترتيب براي روتورهاي نوع متعارف و نوع باخ برابر 0/2 و 0/1 است. از طرفي، حداكثر ضريب توان روتور متعارف و باخ، بدون توجه به مقدار سرعت باد و نسبت هم پوشاني، به ترتيب در نسبت سرعت نوك پره 0/8 و 0/7 حاصل مي شود. نهايتا، مشخص شد كه به ازاي هر مقدار نسبت سرعت نوك پره و نسبت هم پوشاني در هر دونوع روتور، مقدار ضريب توان با افزايش سرعت باد افزايش مي يابد.

In the present research, the effects of the internal overlap ratio on the performance of a two-blade vertical axis Savonius wind turbine is investigated using numerical simulation. Considerations are performed on both conventional and Bach-type rotors. For this purpose, the power characteristics of the wind turbine are examined under tip speed ratios ranging from 0.2 to 1.2 and wind speeds of 3, 5, and 7 m/s. In order to capture the turbulence characteristics, SST k-ω model is used and the obtained results are validated against the available data in the open literature. The instantaneous behavior of flow and the time-averaged data are presented for both conventional and Bach-type rotors. The obtained results of the research reveal that for all tip speed ratios and wind speeds, the optimum overlap ratio for conventional and Bach types rotors, respectively. On the other hand, regardless of the wind speed and overlap ratio, the maximum power coefficients are obtained in tip speed ratios of 0.8 and 0.7 for conventional and Bach-type rotors, respectively. Finally, it is found that in all tip speed and overlap ratios, in both rotors, the power coefficient increases with increasing the wind speed.