تحسين كفاءة واستقرارية التوربين الهوائي الافقي ذي الريش متعدد المقطع العرضي بوجود القلابات الخلفية

الباحث

قاسم ونيس محمد

المشرف

محمد ع. ر. ياس - احمد كامل حسن

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم الهندسة الكهروميكانيكية / الهندسة الكهروميكانيكية

الشهادة

ماجستير

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Wind turbine;Multi-section blade;Flap;Aerodynamic efficiency

تبحث هذه الدراسة في تحسين كفاءة واستقرار توربينات الرياح الأفقية عند سرعة الرياح المنخفضة من خلال تحسين الريش ذات المقطع العرضي المتعدد باس تخدام القلابات الخلفية والقواطع الوترية واجهزة طرف الجناح بشكل تجريبي. تم تصميم القلابات الخلفية في النهاية كل ريشة متعددة الأقسام لتشغل 9020 من وتر الريشة بزوايا ضبط متغيرة لتحديد الزاوية المناسبة للتدفق منخفض السرعة. تم إجراء النتائج النظرية باستخدام الكود الألماني. تم تصنيع الريش ,القلابات الخلفية , abl gill الوترية وأجهزة طرف الجناح باستخدام مواد PLA (حامض البوليلاكتيك) وطباعتها على طابعة ثلاثية الأبعاد. من خلال تغيير تقوس الريشة: تزيد القلابات الخلفية من قوة الرفع لتوربينات الرياح الأفقية. يهدف فرق الضغط الناتج بين الجزء العلوي والسفلي من الريشة عندما تكون القلابات الخلفية بزاوية مختلفة إلى توليد قوة cad مما يحسن نس بة الرفع إلى السحب ويزيد من كفاءة توربينات الرياح. sly على النتائج التجريبية، عند ضبط القلابات الخلفية بزاوية 20 da pa نحصل على 23 دورة إضافية في الدقيقة، مما سيؤدي إلى زيادة الكفاءة بنسبة 904.6. مع حصولء رفرفة عند <a pall والتي يمكننا تخفيفها عن طريق إضافة أجهزة الرفع العالي مثل القواطع الوترية واجهزة طرف الجناح. تم إنشاء هياكل صغيرة تسمى القواطع الوترية مثبتة بشكل عمودي على سطح الريشء وبدءًا من الطرفء يتم تقسيم الريش إلى ثلاثة أثلاث. تم وضع القواطع الوترية في نهاية الثلثين الأول والثاني على التوالي. تعمل هذه الأجهزة على تأخير فصل تدفق الهواء وتجنب التوقف الديناميكي الهوائي عن طريق إنتاج طبقة من تدفق الهواء تتدفق فوق الريش. وجد إنها فعالة في التحكم في فصل التدفق وتقليل اضطراب cel sell مما أدى إلى تحسين الرفع بنسبة 0.38 عبر الريشة ونسبة الرفع إلى السحب بنسبة 45 وبالتالي تحسين كفاءة توربينات الرياح بنسبة 902.8. ونتيجة لذلك، يعمل التوربين بكفاءة أكبر من توربين الرياح العادي الذي لا تحتوي ريشه على قواطع وترية وتحت نفس ظروف الاختبار. من خلال خفض السحبء عملت أجهزة طرف الجناح على زيادة كفاءة شفرات توربينات الرياح. بالرغم من ان أجهزتها تأتي بأشكال متنوعة وتعمل بشكل مختلف, لكن هدفها الأساسي هو تقليل السحب عن طريق تقليل الطاقة الناتجة عن تيارات الدوامة الطرفية. أجهزة طرف الجناح حسنت نس بة الرفع إلى الس حب بمقدار 28 وبالتالي عززت كفاءة توربينات الرياح بنسبة 2,1 6% مما أدى إلى تحسين الرفع المتولد عند قمة الجناح بنسبة 1 (من خلال السماح بتدفق الهواء عبر الجناح العلوي عند قمة الجناح) وتقليل السحب الناتج عن دوامات قمة الريشة. 6 درجات زاوية الهجوم ( 66)0 نسبة سرعة الرياح الطرفية وسرعة الرياح التي تتراوح من 2 إلى 3 أمتار في الثانية هي الحالات المختبرية التي أجريت فيها التجربة. تم تحديد جميع النتائج وجدولتهاء مما يفيد في التصميم المتقدم لتوربينات الرياح الأفقية بالسرعات المنخفضة للرياح. وتساهم هذه الدراسة الشاملة في فهم تقنيات التحكم الديناميكي الهوائي النشغفط مما يوفر رؤى قيمة في التطبيقات العملية للقلابات الخلفية والقواطع الوترية واجهزة طرف الجناح لتحسين اداء واستقرار توربينات الرياح الافقية.

This study investigates improving the efficiency and stability of a horizontal wind turbine at low wind speeds by experimentally improvement of multiple cross-section blades using trailing edge flaps, fence and winglets. The flaps for each multi-section blade are ultimately designed and take 20% of the blade chord with variable setup angles to determine the appropriate setup angle for low-velocity flow. The theoretical results were performed using the German code. Blades were manufactured using Polylactic acid materials and printed on a 3D printer by changing the blade curve, the flaps increase the lift force of horizontal wind turbines. The pressure difference created between the top and bottom of the blade when the flaps being at different angle aims to create lift, which raises the lift-to-drag ratio and the increases the efficiency of wind turbines. Based on the experimental results, when the flaps were set at an angle of 200, additional 23 rpm was obtained, which increase the power coefficient (Cp) by 4.6% and the power by 2.5W. However, this will cause a flutter phenomena at the tip, which can mitigate it by adding high lift devices such as fences and winglet. The fences are small structures which are created perpendicular to the surface of the blades, and start at the tip. The fences were placed at the ends of the first and second thirds respectively. These lifting devices delay airflow separation and avoid aerodynamic stall by producing a layer of airflow that flows over the blades. This was effective in controlling flow separation and reducing air turbulence, enhancing lift coefficient (CL) by 0.38 across the blade and lift-to-drag ratio (L/D) by 45 and thus improving wind turbine efficiency by 2.8%.Therefore, the turbine operates more efficiently than a regular wind turbine blade without fence. By reducing wingtip drag power coefficient (Cp)of the wind turbine was increased. Its devices come in a variety of forms and function differently, but their primary objective is to continually reduce drag by reducing the energy generated by the vortex tip. By allowing airflow across the upper wing at the tip, wingtip devices (split winglet type) boosted lift coefficient generated at the wingtip by 0.21 and reduced drag caused by lift generated by wingtip vortices and improving the lift-to-drag ratio by 28 with enhance wind turbine efficiency by 2.1%. 6o angle of attack ( α), a 6-tip speed ratio (λ) and wind speeds ranging from 2 to 3 m/s were the laboratory situations under which the experiment was carried out. All results were figured and tabulated, which are useful for the advanced design of horizontal wind turbines at low wind speeds. This comprehensive study contributes to the understanding of active aerodynamic control techniques and provides valuable insights into the practical applications of flaps, fences, and winglets for optimizing wind turbine blade efficiency and stability. It has shown no fluttering any mor on the tip of the blade.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب