Numerička procena aerodinamičkih performansi rotora vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja i koncentratorom

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Jelena Svorcan Ognjen Peković Toni Ivanov Miloš Vorkapić

Apstrakt

Usled stalnog porasta iskorišćenja energije vetra, interesovanje za male vetroturbine za urbane sredine se takođe širi. Kako ovakve mašine često funkcionišu u nepovoljnim radnim uslovima (Zemljinom graničnom sloju, vrtložnom tragu okolnih objekata, pri maloj i promenljivoj brzini vetra), moguće je instalirati dodatne elemente čija uloga je da lokalno povećaju brzinu kroz rotor i olakšaju pokretanje vetroturbine. Ovaj rad istražuje prednosti dodavanja optimizovanog koncentratora struje vazduha rotoru vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja. Prostorne, nestacionarne simulacije turbulentnog, nestišljivog opstrujavanja izolovanog rotora koji sadrži tri prave lopatice kao i rotora sa koncentratorom izvedene su u softverskom paketu ANSYS FLUENT metodom konačnih zapremina za nekoliko različitih radnih režima. Ova vrsta proračuna je izazovna jer su napadni uglovi visoki, javljaju se brojni strujni fenomeni i nestabilnosti dok interakcija između lopatica i odvojenih vrtloga može biti značajna.Obrtno kretanje lopatica rešeno je pristupom klizajućih mreža. Strujno polje modelovano je nestacionarnim Navije-Stoksovim jednačinama osrednjenim Rejnoldsovom statistikom (URANS) koje su zatvorene k-ω SST turbulentnim modelom. Prikazane su i kvantitativne i kvalitativne analize dobijenih numeričkih rezultata. Naročito je izvršeno poređenje dve krive koeficijenta snage i naglašene su prednosti instaliranja koncentratora struje vazduha.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Kako citirati
SVORCAN, Jelena et al. Numerička procena aerodinamičkih performansi rotora vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja i koncentratorom. Zbornik Međunarodne konferencije o obnovljivim izvorima električne energije – MKOIEE, [S.l.], v. 8, n. 1, p. 135-141, oct. 2020. Dostupno na: <http://izdanja.smeits.rs/index.php/mkoiee/article/view/6128>. Datum pristupa: 11 apr. 2021 doi: https://doi.org/10.24094/mkoiee.020.8.1.135.
Sekcija
Energija vetra

Reference

[1] ***, IRENA, Renewable capacity statistics 2019, International Renewable Energy Agency (IRENA), Abu Dhabi, UAE, 2019.
[2] Bhutta, M. M. A., N. Hayat, A. U. Farooq, Z. Ali, Sh. R., Jamil, Z. Hussain, Vertical axis wind turbine – A review of various configurations and design techniques, Renewable and Sus-tainable Energy Reviews, 16(2012), 4, pp. 1926–1939.
[3] Stathopoulos, T., H. Alrawashdeh, A. Al-Quraan, B. Blocken, A. Dilimulati, M. Para-schivoiu, P. Pilay, Urban wind energy: Some views on potential and challenges, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 179(2018), pp. 146–157.
[4] Islam, M., D. S. -K. Ting, A. Fartaj, Aerodynamic models for Darrieus-type straight-bladed vertical axis wind turbines, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12(2008), 4, pp. 1087–1109.
[5] Manwell, J. F., J. G. McGowan, A. L. Rogers, Wind energy explained, Theory, Design and Application, 2nd edn, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, UK, 2009.
[6] Howell, R., N. Qin, J. Edwards, N. Durrani, Wind tunnel and numerical study of a small ver-tical axis wind turbine, Renewable Energy, 35(2010), pp. 412–422.
[7] Nini, M., V. Motta, G. Bindolino, A. Guardone, Three-dimensional simulation of a complete Vertical Axis Wind Turbine using overlapping grids, Journal of Computational and Applied Mathematics, 270(2014), pp. 78–87.
[8] Balduzzi, F., J. Drofelnik, A. Bianchini, G. Ferrara, L. Ferrari, M. S. Campobasso, Dar-rieus wind turbine blade unsteady aerodynamics: a three-dimensional Navier-Stokes CFD as-sessment, Energy, 128(2017), pp. 550–563.
[9] Franchina, N., G. Persico, M. Savini, 2D-3D Computations of a Vertical Axis Wind Turbine Flow Field: Modeling Issues and Physical Interpretations, Renewable Energy, 136(2019), pp. 1170–1189.
[10]Guillaud, N., G. Balarac, E. Goncalves, J. Zanette, Large Eddy Simulations on Vertical Axis Hydrokinetic Turbines − Power coefficient analysis for various solidities, Renewable Energy, 147(2020), pp. 473–486.
[11]***, ANSYS Fluent Theory Guide, Release 16.0, ANSYS, Inc., Canonsburg, USA, 2015.
[12]Menter, F. R., M. Kuntz, R. Langtry, Ten Years of Industrial Experience with the SST Tur-bulence Model, In: Proceedings of the 4th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer, pp. 625–632, Begell House Inc., West Redding, USA, 2003.