Numerical Investigation of Collector Area Ratio Effects on Buoyancy-driven Flow and Pressure Development in a Solar Chimney Power Plant

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 21

فایل این مقاله در 21 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-19-11_009

تاریخ نمایه سازی: 22 مهر 1405

چکیده مقاله:

Solar chimney power plants (SCPPs) convert buoyancy-driven airflow into renewable electricity, and their performance strongly depends on geometric design parameters. While chimney height and collector diameter have been extensively investigated, the influence of the collector outlet-to-inlet area ratio (OIAR) remains insufficiently addressed despite its important role in airflow acceleration, heat retention, and pressure generation. A three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) analysis of OIAR effects on the thermo-fluid behavior and power performance of a scaled SCPP model is conducted. The incompressible turbulent flow equations were solved in ANSYS Fluent using the Boussinesq approximation for buoyancy, the standard k–ε turbulence model, and the Discrete Ordinates (DO) radiation model. Turbine rotation was represented through a multiple reference frame approach, and the numerical model was validated against experimental data with good agreement in velocity and temperature distributions. Four OIAR configurations (۰.۵, ۱.۰, ۱.۵, and ۲.۰) were investigated. Results show that OIAR significantly affects pressure distribution, airflow structure, and thermal stratification. At OIAR = ۰.۵, the collector outlet temperature increased by ۱۸ K, the chimney inlet pressure reached −۲۶۰ Pa, and the turbine power output attained ۴۲۸.۷ W. In contrast, OIAR = ۲.۰ produced only a ۵.۳ K temperature rise and reduced the power output to ۱۳۴.۶ W. The study identifies OIAR = ۰.۵ as the optimal configuration and highlights OIAR as a key parameter for improving large-scale SCPP performance. By emphasizing the governing influence of collector geometry, this research contributes to improving the understanding and future development of high-performance large-scale solar chimney technologies.

نویسندگان

H. Boukhamla

LESEI (Laboratoire des Etudes des Systèmes Energétiques Industriels), University of Batna ۲, ۰۵۰۰۰, Algeria

A. Chehhat

LESEI (Laboratoire des Etudes des Systèmes Energétiques Industriels), University of Batna ۲, ۰۵۰۰۰, Algeria

M. Si-Ameur

LESEI (Laboratoire des Etudes des Systèmes Energétiques Industriels), University of Batna ۲, 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 :
  • Al-Abadi, N., Ahmed, A. K., Algburi, S., & Ahmed, O. ...
  • Atia, A., S. Bouabdallah, B. Ghernaout, M. Teggar and T. ...
  • Caicedo, P., Wood, D., & Johansen, C. (۲۰۲۱). Radial turbine ...
  • نمایش کامل مراجع