بررسي عددي و تجربي رفتار توربين هيدرواسكرو با گام متغير

Numerical and Experimental Analysis of Hydro Screw Turbine with Variable Pitch

هيدرواسكرو يك ميكروتوربين آبي كوچك است. با افزايش درخواست براي توليد انرژي‌هاي پاك، پروژه جامعي در سازمان پژوهش‌هاي علمي و صنعتي ايران براي طراحي و ساخت توربين‌هاي آبي مايكرو تدوين شده است كه هيدرواسكرو از جمله آنهاست. هيدرواسكرو توربيني است مناسب براي ارتفاع و مقدار جريان كم كه فاقد پره راهنما، پره‌هاي ثابت و مسير هدايت‌كننده ورودي است و به همين دليل، ساده، كوچك، ارزان و قابل حمل با دست است. اين توربين با قطر پره 15سانتي‌متر تا 2كيلووات توان توليد مي‌كند. پره‌هاي هيدرواسكرو الهام‌گرفته از توربين ارشميدس است با اين تفاوت كه گام آن متغير است و به‌صورت افقي نصب مي‌شود. در اين پروژه ابتدا اثرات تغيير گام متغير پره به‌صورت عددي بررسي‌شده و براساس نتايج حاصله مشخص شده است كه توربين با ضريب گام مارپيچ 1/5 بهترين عملكرد را دارد. بر همين اساس مدل كوچك اين توربين در آزمايشگاه ساخته و آزمايش شده است. نتايج حاصل از اين پژوهش در قالب منحني‌هاي استاندارد عملكرد توربين ارايه شده و دقت نتايج با مقايسه نتايج عددي و آزمايشگاهي اثبات شده است. نتايج حاصل گوياي صحت كامل محاسبات عددي بوده و لذا از آنها مي‌توان در راستاي مطالعات بعدي توربين با اطمينان خاطر بهره جست. نتايج به‌دست آمده گوياي بازده بيشينه توربين بين 62% تا 68% هستند.

Hydro screw is a small micro-hydro turbine. Due to increase in demand for clean energy production, a comprehensive project at the Iranian Research Organization for Science and Technology (IROST) for the design and construction of very small turbines (micro-turbines), including hydro screw, has been developed. Hydro screw is suitable for a low head and discharge that does not have a guide vane and draft tube; thus, it is simple, small, inexpensive, and portable. This turbine, with a 15 cm blade diameter, can generate power up to 2 kW. Hydro screw blade is inspired by the Archimedes turbine, and difference between them is that the blade pitch of hydro screw is variable and horizontally mounted. In this project, the effect of spiral variable pitch on turbine has been studied numerically. Based on the results, it was found that the turbine had the best efficiency at a spiral pitch of 1.5. Subsequently, the small model of hydro screw was made and tested in the laboratory. The results of this study have been presented in the form of standard curves of turbine performance and the accuracy of the results has been proved by comparison of numerical and experimental results. The results show the integrity of the numerical calculations and, therefore, they can be used in line with next turbine studies. The results indicate that the maximum turbine output is between 62% and 68%.