Numerical Analysis of the Kline and Fogleman Airfoil's Effect on the Operation of Straight Darrieus Wind Turbine

سال انتشار: 1403
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 141

فایل این مقاله در 25 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-17-8_001

تاریخ نمایه سازی: 22 خرداد 1403

چکیده مقاله:

The blade profile selection is paramount for the efficient operation of straight Darrieus wind turbines in terms of torque and power generation. In this work, we have used the Kline-Fogleman Airfoil (KFA) design for the wind turbine blades. The concept of KFA design aims to cause flow separation, vortex formation, and reattachment establishment before the trailing edge. Thus, geometric tests on have been performed on the baseline airfoil NACA۰۰۱۵ as one of the best profiles for operating a straight Darrius wind turbine. A two-dimensional Computational Fluid Dynamic (CFD) model using the two-equation Shear Stress Transport k-ω (SST k-ω) turbulent model was developed in ANSYS/FLUENT software to assess the aerodynamic efficiency of the modified airfoil. Two designs (KFA-۲ and KFA-۴) were tested initially in the static case. The effects of the opening step angle and its curvature diameter were studied for an angle of attack’s range of -۲۰° to +۲۰°. The rounded KFA-۴ design with an opening step angle of ۹۳.۶° led to a significant improvement in the lift-to-drag ratio thus, aerodynamic efficiency. Finally, the straight KFA-۴ design with the opening step angle of ۹۳.۶° revealed a the most advantageous effects on the operation of a straight Darrieus wind turbine for a Tip Speed Ratio less than ۱.۶ (TSR<۱.۶). It allowed a noticeable reduction of the dead zone and TSR corresponding to the nominal power, thus consequently improving the starting torque and delaying torque stall.

نویسندگان

H. Iddou

University of Science and Technology Houari Boumediene (USTHB), Bab Ezzouar, Algiers, ۱۶۱۱۱, Algeria

N. Nait Bouda

University of Science and Technology Houari Boumediene (USTHB), Bab Ezzouar, Algiers, ۱۶۱۱۱, Algeria

A. Benaissa

Royal Military College of Canada, Station Forces Kingston, Ontario, K۷K ۷B۴, Canada

K. Zereg

University of Batna۱, Batna, Batna, ۰۵۰۰۰, Algeria

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Akhlaghi, M., Asadbeigi, M., & Ghafoorian, F. (۲۰۲۳). Novel CFD ...
  • Amet, E., Maître, T., Pellone, C., & Achard, J. L. ...
  • ANSYS Fluent user guide (۲۰۱۱). Ansys fluent theory guide. Ansys ...
  • Apsley, D. D., & Leschziner, M. A. (۲۰۰۰). Advanced turbulence ...
  • Arun Prakash, J., Radhakrishnan, S. S., Ramavijay, N., & Vishnupriya, ...
  • Aziz, M. A. B., & Islam, M. S. (۲۰۱۷). Effect ...
  • Baxevanou, C. A., & Fidaros, D. K. (۲۰۰۸). Validation of ...
  • Boroomand, M., & Hosseinverdi, S. (۲۰۰۹). Numerical investigation of turbulent ...
  • Bose Sumantraa, R., Chandramouli, S., Premsai T., P., Prithviraj, P., ...
  • Boudis, A., Benzaoui, A., Oualli, H., Guerri, O., Bayeul-Lain, A. ...
  • Bravo, R., Tullis, S., & Ziada, S. (۲۰۰۷). Performance testing ...
  • Cardoso Netto, D., Ramirez Gustavo, R., & Manzanares Filho, N. ...
  • Danao, L. A., Qin, N., & Howell, R. (۲۰۱۲). A ...
  • Fertis. D. G., & Smith, L. L. (۱۹۸۶). Airfoil. United ...
  • Frunzulica, F., Dumitrache, A., & Suatean, B. (۲۰۱۴). Numerical investigations ...
  • Gross, C. (۲۰۱۹). Characterization of single-step Kline-Fogleman airfoils. (Doctoral dissertation, ...
  • Ismail, M. F., & Vijayaraghavan, K. (۲۰۱۵). The effects of ...
  • Jang, C. S., Ross, J. C., & Cummings, R. M. ...
  • Kabir, A., Islam, M., Jahan, N., Akib, Y. M., & ...
  • Kozak, P. A., Vallverd, D., & Rempfer, D. (۲۰۱۶). Modeling ...
  • Lanzafame, R., Mauro, S., & Messina, M. (۲۰۱۴). ۲D CFD ...
  • Lanzafame, R., Mauro, S., Messina, M., & Brusca, S. (۲۰۲۰). ...
  • Li, Y., Yang, S., Feng, F., & Tagawa, K. (۲۰۲۳). ...
  • Lopez Mejia, O. D., Mejia, O. E., Escorcia, K. M., ...
  • Ma, N., Lei, H., Han, Z., Zhou, D., Bao, Y., ...
  • Manerikar, S. S., Damkale, S. R., Havaldar, S. N., Kulkarni, ...
  • McLaren, K., Tullis, S., & Ziada, S. (۲۰۱۲). Computational fluid ...
  • Meana-Fernández, A., Solís-Gallego, I., Fernández Oro, J. M., Argüelles Díaz, ...
  • Menter, F. R. (۱۹۹۴). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering ...
  • Modi, F. N., & Gilke, N. R. (۲۰۱۸). Computational analysis ...
  • Moghimi, M., & Motawej, H. J. J. O. A. F. ...
  • Mohamed, M. H. (۲۰۱۲). Performance investigation of H-rotor Darrieus turbine ...
  • Mohammed, A. A., Ouakad, H. M., Sahin, A. Z., & ...
  • Mohan Kumar, P., Sivalingam, K., Lim, T.-C., Ramakrishna, S., & ...
  • Olsman, W. F. J., & Colonius, T. (۲۰۱۱). Numerical simulation ...
  • Qadri, M., Shahzad, A., Zhao, F., & Tang, H. (۲۰۱۹). ...
  • Qamar, S. B., & Janajreh, I. (۲۰۱۷). A comprehensive analysis ...
  • Rezaeiha, A., Montazeri, H., & Blocken, B. (۲۰۱۹). On the ...
  • Rogowski, K., Hansen, M. O. L., & Bangga, G. (۲۰۲۰). ...
  • Roh, S. C., & Kang, S. H. (۲۰۱۳). Effects of ...
  • Rumsey, C. (۲۰۱۷). NASA langley research center turbulence modeling resource. ...
  • Sagharichi, A., Maghrebi, M. J., & ArabGolarcheh, A. (۲۰۱۶). Variable ...
  • Sammak, S., Mojgani, R., & Boroomand, M. (۲۰۱۲). Transitional CFD ...
  • Sheldahl, R. E., & Klimas, P. C. (۱۹۸۱). Aerodynamic characteristics ...
  • Sobhani, E., Ghaffari, M., & Maghrebi, M. J. (۲۰۱۷). Numerical ...
  • Song, C., Wu, G., Zhu, W., & Zhang, X. (۲۰۲۰). ...
  • Storms, B. L., & Jang, C. S. (۱۹۹۴). Lift enhancement ...
  • Subramanian, A., Yogesh, S. A., Sivanandan, H., Giri, A., Vasudevan, ...
  • Sun, X., Xu, Y., & Huang, D. (۲۰۱۹). Numerical simulation ...
  • Syawitri, T. P., Yao, Y., Yao, J., & Chandra, B. ...
  • Truong, H. V. A., Dang, T. D., Vo, C. P., ...
  • Wang, H., Zhang, B., Qiu, Q., & Xu, X. (۲۰۱۷). ...
  • Wang, X., Luo, X., Zhuang, B., Yu, W., & Xu, ...
  • Wang, Y., Shen, S., Li, G., Huang, D., & Zheng, ...
  • Wekesa, D. W., Wang, C., Wei, Y., Kamau, J. N., ...
  • Winslow, J., Otsuka, H., Govindarajan, B., & Chopra, I. (۲۰۱۸). ...
  • Xie, Y. H., Jiang, W., Lu, K., & Zhang, D. ...
  • Zamani, M., Maghrebi, M. J., & Varedi, S. R. (۲۰۱۶a). ...
  • Zamani, M., Nazari, S., Moshizi, S. A., & Maghrebi, M. ...
  • Zhang, L., Shan, X., & Xie, T. (۲۰۲۰). Active control ...
  • Zhao, Z., Wang, D., Wang, T., Shen, W., Liu, H., ...
  • Zhao, Z., Wang, R., Shen, W., Wang, T., Xu, B., ...
  • نمایش کامل مراجع