مطالعه عددي اثر تركيب توربين هاي محور عمودي داريوس - ساوونيوس و تاثير آن بر گشتاور توليدي

Numerical Study of Darrieus-Savonius Wind Turbine in order to Improve Aerodynamic Performance of Darrieus Turbine

چكيده هرچند كه توربين داريوس نسبت به بقيه توربين‌هاي محور عمودي داراي بازده بالاتري است. اما گشتاور پايين اين توربين ها در هنگام شروع به حركت باعث مي‌شود كه اين توربين ها شروع به حركت خودكار نداشته باشند. در اين مقاله به بررسي عددي و شبيه‌سازي دو بعدي يك توربين محور عمودي داريوس از نوع H روتور با شعاع 51.5 cm و با سه پره ايرفويلي شكل با مقطع NACA0021 در نرم افزار فلوئنت پرداخته شده است. از آنجا كه توربين‌هاي از نوع ساوونيوس داراي گشتاور اوليه بالايي هستند در اين تحقيق براي رفع مشكل راه اندازي، يك توربين تركيبي داريوس-ساوونيوس طراحي شده است كه در آن توربين ساوونيوس به صورت هم محور با توربين داريوس به آن متصل شده است. تجزيه و تحليل نتايج نشان داد كه استفاده از يك توربين ساوونيوس با قطر D=24 cm بدون همپوشاني پره‌‌ها، در سرعت‌هاي زاويه‌اي زير 25rad/s باعث افزايش 50 درصدي گشتاور اوليه توربين تركيبي نسبت به توربين داريوس شده است. در سرعت‌‌هاي زاويه‌اي بالاتر، حذف توربين ساوونيوس منجر به افزايش راندمان توربين خواهد شد.

Comparing various kind of vertical axis wind turbines, Darrieus has the highest efficiency; however, this sort of turbine has self-start problem owing to its low starting torque. In this paper, a 2D numerical model was employed to simulate an H-type Darrieus turbine with the radius of 51.5 cm and three blades of NACA0021 airfoil in FLUENT. Since the Savonius turbines have high starting torque, in this research, a combined Darrieus-Savonius turbine is designed in order to figure this problem out. The Savonius turbine is attached to the Darrieus turbine axis. Results showed that at angular velocities lower than 25 rad/s, using a Savonius rotor with 24 cm diameter, whitout overlap of blades, increases the starting torque of the combined Darrieus-Savonius turbine for 50%, in comparison with simple Darrieus turbine. At higher angular velocities, removing the Savonius turbine leads to a rise in the efficiency of the wind turbine.