بررسی عملکرد توربین بادی ترکیبی داریوس-ساوینوس در مقایسه با توربین داریوس پره مستقیم به کمک شبیه سازی عددی سه‌بعدی

هدف از این پژوهش، بررسی عملکرد توربین بادی ترکیبی داریوس-ساوینوس برای دست‌یابی به مدلی با گشتاور راه‌اندازی بالا و محدود ه عملکرد مناسب است. گشتاور توربین‌های داریوس پره مستقیم دامنه نوسانات زیادی دارد و در برخی از زوایا، این گشتاور برای شروع حرکت توربین کافی نیست. توربین ترکیبی با دو مدل توربین داریوس پره مستقیم معادل، مقایسه شده است. اولین مدل، توان در دسترس برابر و دومین مدل، ارتفاع یکسان با توربین ترکیبی دارد. شبیه‌سازی سه‌بعدی با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی و حل میانگین‌گیری رینولدز معادلات ناویر استوکس به روش حجم محدود و با استفاده از مدل آشفتگی انجام پذیرفته و برای چرخش توربین از شبکه‌بندی متحرک، استفاده شده است. مطابق نتایج، توربین ترکیبی در حالت راه‌اندازی نسبت به توربین‌های معادل اول و دوم به ترتیب، 4/ 22 و 5/ 17 درصد انحراف معیار کمتر و 8/ 69 و 9/ 56 درصد متوسط گشتاور بیشتر دارد. در حالت کاری نیز توربین ترکیبی در سرعت دورانی 30 دور در دقیقه به ترتیب، 1/ 16 و 3/ 27 درصد انحراف معیار کمتر و 1/ 19 و 03 / 1 درصد متوسط گشتاور بیشتر دارد. ازاین‌رو، توربین ترکیبی در شروع حرکت و همچنین در سرعت‌های دوران پایین نسبت به توربین‌های داریوس معادل، گشتاور متوسط بیشتر و نوسانات کمتری دارد.

Performance Investigation of Hybrid Darrieus-Savonius Wind Turbine Compared toStraight-Bladed Darrieus Turbine by Three-Dimensional Numerical Simulation

The purpose of this research is to investigate the performance of hybrid Darrieus Savonius wind turbines to achieve a model with high starting moment and suitable performance conditions. Straightbladed Darrieus wind turbines have highamplitude fluctuations in moment and, at some angles, this moment is not enough to start the turbine motion. The hybrid turbine is compared with two equivalent models of straightbladed Darrieus wind turbines. The first model has equal available power and the second model has equal height with the hybrid turbine. Threedimensional simulation is performed using computational fluid dynamics and solving unsteady Reynolds averaged NavierStokes equations with finite volume method, using turbulence model and rotating mesh for rotation of the turbine. According to the results, at the selfstarting, the hybrid turbine possesses 22.24% and 17.5% less standard deviation and 69.8% and 56.9% more average moment, respectively, compared to the first and second equivalent turbines. In operational mode, the hybrid turbine at the rotational speed of 30 RPM possesses 16.1% and 27.3% less standard deviation and 19.1% and 1.03% more average moment, respectively. Therefore, the hybrid turbine at the selfstarting, as well as at low rotational speeds, possesses more average moment and less fluctuations compared to equivalent Darrieus turbines.