طراحي و تحليل عددي توربين هيدروكويل با پره گام ثابت و متغير

Design and Numerical Analysis of Hydrocoil Turbine with Constant and Variable Blade’s Pitch

در سال­هاي اخير، نياز به توليد انرژي با هزينه پايين، به‌كارگيري توربين ­هاي هيدروليكي در ابعاد ميكرو را مورد توجه گسترده جهاني قرار­داده ­است. هزينه پايين ساخت، راه ­اندازي و نگهداري، هد و دبي پايين مورد نياز، ابعاد كوچك، بي­نيازي از شبكه گسترده انتقال برق و تمركز­زدايي از توليد برق با حذف نيروگاه­هاي بزرگ حرارتي، آبي و ... از جمله ويژگي­هاي منحصر به فرد توربين ­هاي ميكرو هستند. توربين هيدروكويل به عنوان يك توربين جريان محوري به­روز، كارا و ارزان قيمت، يكي از بهترين گزينه ­ها براي توليد پراكنده برق است. هيدروكويل با الهام از توربين پيچي ارشميدس طراحي شده­ است و تفاوت آن با توربين ارشميدس در متغير بودن گام پره و زاويه نصب توربين است. در اين پژوهش، توربين هيدروكويل در دو نمونه با گام ثابت و گام متغير تحت شرايط يكسان مورد مطالعه عددي قرارگرفته ­است تا اثر تغيير گام بر نقطه­ ي بهينه عملكرد در هد ثابت و پنج سرعت دوراني مختلف تعيين گردد. نتايج به‌دست‌آمده، افزايش 30 تا 40 درصدي توان توليدي و بازده توربين گام متغير نسبت به توربين گام ثابت را نشان مي­دهد. اين نتايج زمينه­ ي لازم جهت ساخت نمونه بهينه توربين هيدروكويل با گام متغير را براي اولين بار در كشور فراهم مي­ سازد.

In recent years, because of need to energy production at low cost, using micro hydro turbines has been very attractive. The low construction costs, easy installation and maintenance, low head and flow requirements, small size, no need for the extensive power network and decentralization of hydro power are some of the unique characteristics of Micro hydro turbines. Hydrocoil turbine as a new, efficient and affordable axial flow turbine is one of the best options for distributed generation of electricity. Although Hydrocoil’s design is mainly inspired by Archimedes screw turbine, there are differences in their blade’s pitch and installing angle. In this work, two different samples of hydrocoil turbine with constant and variable pitches have been studied numerically under identical conditions to study the effect of pitch changes on operating point at constant head and five different rotational speeds. The results indicate that efficiency and power of variable pitch turbine are 30 to 40 percent more than constant pitch turbine. These results provide necessary background to build optimized variable pitch hydrocoil for the first time in Iran.