Numerical Investigation on the Aerodynamic Performance of Vertical Axis Wind Turbine with the Half-airfoil Wind Collector

سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 42

فایل این مقاله در 18 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-18-10_014

تاریخ نمایه سازی: 18 مرداد 1404

چکیده مقاله:

In an effort to boost the aerodynamic performance of vertical axis wind turbines (VAWT), a half-airfoil wind collector structure is proposed, inspired by the contour shape of NACA airfoils. To explore the influence of the half-airfoil wind collector on the performance of VAWTs, an optimization design of the half-airfoil wind collector structure is conducted using the Design of Experiments (DOE) method. Based on the NACA۰۰۲۱ airfoil, simulations of computational fluid dynamics (CFD) are used to examine the instantaneous torque, power coefficient, overall torque, and dynamic flow field of the VAWT blades under the influence of the half-airfoil wind collector. The findings reveal that the half-airfoil wind collector has a good wind-collecting effect, effectively guiding the airflow to concentrate on the blades, increasing the local airflow velocity over the blades, and strengthening the differential in pressure between the blades' inner and outer surfaces. This results in an increased torque on the blades and lessens losses related to the enlargement and detachment of dynamic stall vortices. Consequently, the power coefficient of the VAWT is augmented within the scope of high tip - speed ratio. Specifically, When the tip-speed ratio is ۳.۰۸, with geometric parameters of x = ۰, d = ۲۹c, α = ۵°, and the NACA۰۰۲۱ contour, the highest power coefficient reaches ۰.۵۹, showing an improvement of ۵۵.۸% over the standard VAWT. When the tip-speed ratio rises, the half-airfoil wind collector maintains a high power coefficient and torque coefficient, demonstrating that it enables the VAWT to operate more efficiently at higher rotational speeds, thus expanding the operational range.

کلیدواژه ها:

نویسندگان

Y. Xiao

School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology ۱, Shanghai, ۲۰۰۰۹۳, China

Z. Ye

Shanghai Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer in Power Engineering ۲, Shanghai, ۲۰۰۰۹۳, China

Y. Wang

Shanghai Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer in Power Engineering ۲, Shanghai, ۲۰۰۰۹۳, China

C. Li

Shanghai Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer in Power Engineering ۲, Shanghai, ۲۰۰۰۹۳, China

H. Yu

School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology ۱, Shanghai, ۲۰۰۰۹۳, China

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 :