تاثیر استفاده از یک مانع ایرفویل شکل بر افزایش کارایی یک توربین بادی محور عمودی ساونیوس

زمینه و هدف: افزایش روز افزون جمعیت نیاز به توسعه پایدار انرژی را روز به روز بیشتر می کند. همچنین افزایش سطح گازهای گلخانه ای و کاهش سطح ذخایر انرژی فسیلی، مراکز تحقیقاتی دنیا را به سمت انرژی های تجدیدپذیر معطوف کرده است. در میان انرژی های تجدیدپذیر، انرژی باد یکی از مطرح ترین گونه های انرژی های تجدیدپذیر می باشد. در این مطالعه با استفاده از مانع ایرفویل شکل راندمان توربین بادی ساونیوس به طور قابل توجهی افزایش یافته است. این افزایش راندمان به صورت ارتقای قابلیت شروع بکار خودکار توربین بادی ساونیوس و کاهش گشتاور منفی ایجاد شده توسط پره برگشتی انجام شده است.روش بررسی :پیکربندی های مختلف سیستم منحرف کننده (مانع) پیشنهاد شده با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) به صورت عددی بررسی شده است. شبیه سازی سه بعدی ناپایا معادلات ناویراستوکس متوسط گیری شده رینولدز (urans) همراه با مدل توربولانسی sst kω انجام شده و با داده های تجربی موجود اعتبارسنجی گردیده است.یافته ها: نتایج پیش بینی شده نشان می دهد که عملکرد روتور ساونیوس بسیار به موقعیت و زاویه مانع بستگی دارد. بنابراین، مقادیر موقعیت و زاویه مناسب برای به دست آوردن بالاترین ضرایب گشتاور و توان وجود داشته است. استفاده از مانع مطلوب ایرفویل شکل، به طور قابل توجهی مقادیر ضریب گشتاور ایستاتیکی را در تمام محدوده زاویه ای خصوصاً در زاویه چرخش بین 0 تا 30 درجه و 150 درجه تا 180 درجه افزایش می دهد. با پوشش صحیح پره برگشتی با استفاده از مانع ایرفویل شکل، مقادیر ضریب گشتاور استاتیکی تا 2 برابر بیشتر از مقدار تولید شده در حالت بدون مانع افزایش می یابد.بحث و نتیجه گیری:  توربین ساونیوس از راندمان پایینی برخوردار است. بنابراین، مطالعه حاضر با ارائه یک سیستم بهبود دهنده منحرف کننده (مانع) منجر به تولید توان و ضرایب گشتاور بالاتر می شود که در نهایت باعث ایجاد راندمان بالاتر و قابلیت شروع به کار خودکار بهتر می شود.

Effect of using an airfoil-shaped deflector on increasing the efficiency of a savonius vertical axis wind turbine

Background and Objective: With the increment of population, the need for sustainable energy development has been raised. By increasing greenhouse gas emissions and decreasing the fossil energy reserves have also shifted research centers around the world to renewable energy sources. Among renewable energies, wind energy is one of the most important types of renewable energy. In this study, the efficiency of the Savonius wind turbine is significantly increased by using an airfoilshaped deflector. This increase in efficiency is carried out by upgrading the selfstarting performance capability of the Savonius wind turbine and reducing the negative torque generated by the returning blade.Material and Methodology: Different configurations of the proposed deflector system are considered numerically using the CFD solver. A threedimensional incompressible unsteady ReynoldsAveraged NavierStokes simulation in conjunction with the SST kω turbulence model is done and validated with the available experimental data.Findings: The predicted results indicated that the performance of the Savonius rotor is highly dependent on the position and angle of the deflector. Thus, there was an appropriate position and angle values to obtain the highest torque and power coefficients. It was concluded that using the favorable airfoilshaped deflector significantly enhanced the static torque coefficient values in all angular ranges especially in the rotation angles between 0° to 30° and 150° to 180°. By properly covering the returning blade using the airfoilshaped deflector, the static torque coefficient values increased up to 2 times higher than that generated by without deflector case.Discussion and Conclusion: The Savonius turbine suffers from poor efficiency. Hence, the present work dealt with proposing an improved deflector system led to generate higher power and torque coefficients which resulted in capturing a higher efficiency and better selfstarting capability.