بررسی عددی گشتاور راه‌اندازی توربین باد محور عمودی داریوس با پره جی-شکل

پژوهش کنونی با بهره‌گیری از شبیه‌سازی سه بعدی جریان حول توربین داریوس سه پره‌ای به بررسی توان راه‌اندازی توربین می‌پردازد. دو نوع توربین پره‌ مستقیم و پره ‌مارپیچ مجهز به پره‌هایی با پروفیل جی-شکل مورد بررسی قرار گرفته‌اند. تاثیر کمیت‌های گوناگون نظیر سرعت باد، ارتفاع پره‌ها و باز یا بسته بودن انتهای پره جی-شکل مورد مطالعه قرار گرفته و با توربین مجهز به پره‌های کامل مقایسه شده است. تحلیل جریان حول پره آشکار ساخت که گردابه‌های شکل گرفته در سطح فشار پره جی-شکل موجب افزایش گشتاور تولیدی می‌شوند. با بستن انتهای پره جی-شکل از خروج این گردابه‌ها در لبه‌های انتهایی جلوگیری می‌شود که تاثیر مثبت قایل ملاحظه‌ای در شرایط راه‌اندازی و شرایطی که روتور دارای چرخش است ، دارد. متوسط گشتاور تولیدی برای توربین پره مستقیم و پره مارپیچ مجهز به پره جی-شکل با انتهای بسته به ترتیب تحت شرایط راه‌اندازی 38/5 و 21 درصد و در نسبت سرعت نوک پره کم 49/5 و41/9 درصد نسبت به توربین با پره کامل افزایش داشته است. اثر مثبت استفاده از پره‌های جی-شکل تحت شرایط راه‌‌اندازی برای سرعت‌های کم باد و ارتفاع‌های بلندتر پره بارزتر می‌باشد که این پره را به گزینه مناسبی برای به کارگیری توربین در مناطق شهری بدل می‌کند.

numerical study of self-starting torque in darius ‎vertical axis wind turbines with j-type blades

the current study has used a three-dimensional simulation of flow around the three-bladed darrieus turbine to investigate the turbine’s self-starting power. two types of straight and helical-bladed turbines, which are equipped with j-type blades are considered. the effects of various parameters including wind speed, blade height, and the tip shape of j-type blades which could be open or closed have been studied and compared with those of the turbine with conventional blade form. the flow analysis around the j-type blades determined that the vortices formed on the pressure raise the torque production. by closing the ends of the j-type blade, these vortices are prevented from exiting at the ends that leads to a substantial improvement in the self-starting and low tip speed ratios. the average torque produced by the straight and helical-bladed turbines equipped with closed-end j-type blades is respectively 38.5% and 21% higher than the turbines with full profile blades under self-start-up conditions, and the aforementioned percentages are 49% and 41.9% at low tip speed ratios. the positive effect of using j-type blades under self-starting conditions is more pronounced at low wind speeds and higher blade heights, which makes these blades a viable option for urban applications.