طراحی و مطالعه عملکرد یک توربین باد محور افقی جهت بکارگیری در سیستم اینولاکس با روش المان مومنتوم پره تصحیح شده

تا به امروز تلاش های بسیاری برای استخراج انرژی از باد و افزایش ظرفیت توربین های بادی انجام شده است. از جمله این سیستم ها می توان به اینولاکس، روتورهای دارای شرود و داکت اشاره کرد. در بررسی های صورت گرفته در خصوص سیستم توربین بادی اینولاکس، اغلب اثرات کارکرد روتور توربین باد تعبیه شده در بخش ونتوری، در مشخصه های جریان، دخالت داده نشده است. مضافا طراحی و مدلسازی یک توربین باد بهینه متناسب با هندسه و شرایط ایرودینامیکی بخش ونتوری صورت نگرفته است. لذا در این مقاله با استفاده از نظریه bem و با در نظر گرفتن ضرایب اصلاح نوک پره و توپی پرانتل و نیز تصحیح دنباله آشفته، یک کد نیمه تحلیلی توسعه داده شده و ابتدا یک توربین باد بهینه و اختصاصی بر مبنای داده های هندسی و عملکردی اینولاکس فرض شده، طراحی گردیده است. در ادامه مدلسازی و مطالعه عملکرد بصورت پارامتری حول مشخصه های هندسی توربین، نیز انجام شده است. نتایج اعتبارسنجی نشان می دهد کد توسعه یافته توافق بسیار خوبی با نتایج تجربی، عددی و تحلیلی پیشین داشته و از این رو هندسه طراحی شده برای پره ها قابل اتکا خواهد بود. بعلاوه بکارگیری تصحیحات گلوارت و برتون در همین بستر ارزیابی شده است. بر اساس دستاوردهای این پژوهش، در صورتی که توربین باد طراحی شده در بخش ونتوری سیستم اینولاکس استفاده شود، توان استحصال شده از آن 2/4425 برابر می شود. همچنین در شرایط یکسان، تصحیح برتون مقادیر کمتری را نسبت به تصحیح گلوآرت پیش بینی می کند. با فرض روتور 3 پره و سرعت باد 10/6 متر بر ثانیه و با در نظر گرفتن ضریب اصلاح نوک پره و توپی پرانتل، حداکثر ضریب توان و سرعت نوک پره متناظر با احتساب تصحیح برتون به ترتیب برابر 0/335 و 7/095 و با احتساب تصحیح گلوارت به ترتیب برابر 0/385 و 7/825 بوده است. از بستر فراهم شده به منظور بهینه سازی شکل پره و ساختار توربین باد اینولاکس می توان بهره گیری نمود.

design and performance study of a horizontal wind turbine inside the invelox system using modified blade element momentum theory

to date, many efforts have been made to extract energy from wind and increase the capacity of wind turbines. these systems include invelox, shrouded and ducted rotors. in studies conducted on the invelox system, most of the time, the effect of the presence of turbine blades embedded in the venturi section did not interfere with the flow characteristics. in addition, the design and modeling of an optimal wind turbine in accordance with the geometry and aerodynamic conditions of the venturi section has not been done. therefore, in this paper, using the bem (blade element momentum) theory and considering prandtl's tip and hub loss factors, and also turbulent wake correction, a semi-analytical code has been developed. first of all, an optimal wind turbine according to geometrical and operational assumed invelox system is designed. in the continuation, modeling and performance study of geometric parameters of the designed wind turbine has been done. the validation results show that the developed code agrees accurately with the previous experimental, numerical, and analytical results, and therefore the geometry designed for the blades will be reliable. in addition, the application of glauert and burton's corrections has been evaluated in this manuscript. based on the research findings, it is concluded that by using invelox, the output power of designed wind turbine will be 2.4425 times.moreover, under the same conditions, burton's correction yields more conservative results than glauert's correction. so thatassuming 3 blades and a wind speed of 11 meters per second m/s and taking into account prandtl's tip and hub loss factor, the maximum power coefficient and blade tip speed corresponding to burton's correction are 0.335 and 7.178, respectively, and corresponding to glauert's correction, are 0.385 and 7.825, respectively. the provided substrate can be used to optimize the blade shape and structure of the invelox wind turbine system.