بررسی عددی نقش میله مجهز به پره مورب جداکننده جریان بر عملکرد توربین ساونیوس

یکی از مهم‌ترین منابع انرژی‌های تجدیدپذیر، انرژی باد می‌باشد. به کمک توربین‌های بادی می‌توان از انرژی جنبشی باد بهره برد. از مشکلات اساسی توربین بادی ساونیوس، بازدهی پایین آن به دلیل برخورد مستقیم باد به پره بازگشتی توربین و اعمال گشتاور منفی به آن می‌باشد. یکی از روش‌های جدید و ارزان جهت افزایش راندمان این توربین‌ها، استفاده از مانع منحرف‌کننده در بالادست جریان جهت جلوگیری از برخورد باد به پره بازگشتی توربین و تولید گشتاور منفی است. به دلیل نوع هندسه مانع استوانه‌ای‌شکل، توانایی هدایت جریان تحت زاویه دلخواه وجود ندارد. همچنین ناحیه گردابه‌ای نسبتاً بزرگی در پایین‌دست مانع و در نزدیکی توربین تشکیل خواهد شد که موجب اثرات نامطلوب بر عملکرد توربین می‌شود. با نصب پره‌های جداکننده جریان می‌توان این گردابه‌ها را کنترل کرد. در این تحقیق با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی، در یک شبیه‌‌سازی دوبعدی به کمک نرم‌افزار انسیس فلوئنت، ابتدا مانع استوانه‌ای‌شکل بدون صفحات جداکننده جریان طراحی و نتایج حاصل از شبیه‌سازی آن با نتایج تجربی پژوهش‌های پیشین اعتبارسنجی گردید. سپس به‌عنوان نوآوری، صفحه جداکننده تحت یک زاویه مطلوب نصب و جریان به سمت پره پیش‌رونده توربین هدایت شد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که استفاده از مانع منحرف‌کننده با پره‌های جداکننده جریان تحت زاویه 5 درجه، موجب افزایش 23.4 درصدی ضریب توان توربین نسبت به حالت بدون مانع آن در نسبت سرعت نوک 0.6 می‌شود.

numerical investigation on role of a circular deflector with diagonal splitter blades on performance of savonius turbine

one of the most important sources of renewable energy is wind energy. we can harness the kinetic energy of the wind by using wind turbines. one of the fundamental problems with savonius wind turbines is their low efficiency due to direct wind impact on the returning blade and applying negative torque to it. one new and cost effective method to increase the efficiency of these turbines is to use a deflector upstream of the flow to prevent wind from hitting the returning blade and producing negative torque. due to the cylindrical geometry of the deflector, it cannot guide the flow at an arbitrary angle. additionally, a relatively large vortex region will form downstream of the deflector and near the turbine, which will have undesirable effects on turbine performance. these vortices can be controlled by installing flow splitter blades on the deflector. this study used computational fluid dynamics techniques in a two dimensional simulation with ansys fluent software. initially, a cylindrical deflector without flow splitter blades was designed and its simulation results were validated with previous experimental research. then, as an innovation, a splitter blade was installed at a desired angle and directed flow towards the advancing blade of the turbine. the simulation results show that using a deflector with splitter blades at an angle of 5 degrees increases the turbine power coefficient by 23.4% compared to its state without a deflector at a tip speed ratio of 0.6.