بهبود عملكرد توربين بادي تركيبي داريوس- ساونيوس

Performance improvement of hybrid Darrieus-Savonius wind turbine

توربين هاي بادي داريوس و ساونيوس كه از جمله توربين هاي بادي محور عمودي محسوب مي شوند، به دليل طراحي ساده و عدم وابستگي به جهت باد، موردتوجه محققان قرارگرفته اند. توربين داريوس باوجود بازده بالاتر نسبت به ساونيوس، با مشكل اساسي راه اندازي خودكار روبرو است. هدف از مطالعه حاضر، تركيب توربين داريوس با ساونيوس، جهت دست يابي به مدلي با گشتاور راه اندازي و محدوده عملكرد مناسب، است. ابتدا يك مدل شامل سه پره داريوس از نوع مستقيم و دو پره ساونيوس، شبيه سازي مي گردد و به منظور بهبود عملكرد، زاويه ي كمان پره هاي ساونيوس و صلبيت پره هاي داريوس تغيير مي يابند. با دستيابي به زاويه ي كمان و صلبيت بهينه و تركيب آن ها، قابليت مدل تركيبي اوليه بهبود داده مي شود. شبيه سازي به صورت دو بعدي و با استفاده از روش ديناميك سيالات محاسباتي انجام پذيرفته و براي چرخش توربين از شبكه بندي متحرك، استفاده شده است. مطابق با نتايج، تركيب توربين داريوس با ساونيوس تأثير مطلوبي بر راه اندازي خودكار و يكنواخت كردن منحني عملكرد توربين دارد. همچنين مشاهده گرديد كه صلبيت 0/75 براي ايرفويل و زاويه 150 درجه براي كمان پره ي ساونيوس، حالت هاي بهينه شده از نظر بيشينه ضريب توان، گشتاور راه اندازي و محدوده عملكرد مي باشند كه با بهره گيري هم زمان، مدل تركيبي با حداكثر عملكرد به-دست مي آيد.

Vertical axis wind turbine, divided into Darrieus and Savonius, have been considered by many scientists owing to simplicity of design and operation independent of wind direction. Although Darrieus turbine has higher efficiency than Savonius, it faces to essential problem of self-starting. The aim of the present study is the combination of Darrieus and Savonius turbine in order to reach to a model with high starting torque and proper performance range. First, a model involving 3 straight-bladed Darrieus with 2 Savonius blades is simulated. For improving the performance, Savonius blade arc angle and airfoil solidity are changed. By optimizing the arc angle and solidity, the initial hybrid model performance is improved. Two-dimensional simulation using computational fluid dynamics is conducted using moving mesh for rotating part. According to results, the combination of Darrieus and Savonius turbine has favorable impact on self starting and makes performance curve smooth. It was also observed that solidity of 0.75 for Darrieus and angle of 150° for savonius blade arc are the optimized mode for maximum power coefficient, starting torque and performance range. In other words, The hybrid model with maximum performance is achieved by using these values at the same time.