การศึกษาแรงทางด้านอากาศพลศาสตร์ของกังหันลมแนวแกนตั้ง ชนิดใบตรงด้วยการวัดความดัน

ผู้แต่ง

  • ติณณภพ แพงผม สถาบันนวัตกรรมการเรียนรู้ มหาวิทยาลัยมหิดล
  • จิระศักดิ์ พุกดำ สาขาวิชาการจัดการทรัพยากรอาคาร คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์และการออกแบบ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลรัตนโกสินทร์

คำสำคัญ:

กังหันลมแนวแกนตั้ง, พลังงานลม, การวัดความดัน, อากาศพลศาสตร์, แพนอากาศ

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาแรงทางอากาศพลศาสตร์ของกังหันลมแนวแกนตั้ง (VAWT) การกระจายของความดันบนพื้นผิวใบพัดกังหันลมใช้เซ็นเซอร์ความดัน 32 ตัว วัดในสภาวะที่ใบพัดกังหันลมหมุนในอุโมงค์ลม การทดสอบทั้งหมดดำเนินการในสภาวะอัตราส่วนความเร็วปลายใบที่ให้ค่าสัมประสิทธิ์กำลังมากที่สุด กังหันลมที่ใช้ในการทดสอบมีใบพัด 2 ใบ ทำจากแพนอากาศ NACA0021 ที่มีรัศมี 1,000 มม. ค่าสัมประสิทธิ์กำลังสูงสุดของกังหันลมเท่ากับ 0.22 ที่อัตราส่วนความเร็วปลายใบ 2.37 มีการชี้แจงว่าการเคลื่อนที่หมุนเป็นวัฏจักรของใบกังหันลมทำให้เกิดการกระจายความดันที่แตกต่างกันไปรอบ ๆ พื้นผิวของส่วนใบพัดกังหันลม ค่าสัมประสิทธิ์แรงตั้งฉากและแรงในแนวสัมผัสมีค่าสูงสุดในบริเวณความเร็วต้นกระแส (Upstream region) ซึ่งเกี่ยวข้องกับมุมปะทะที่สูงในบริเวณนี้ ในขณะที่ค่าสัมประสิทธิ์แรงยกและแรงต้านลดลงตามมุมปะทะที่ลดลงในบริเวณความเร็วต้นกระแสเนื่องจากเกิดปรากฏการณ์สูญเสียแรงยก (Stall)

Downloads

Download data is not yet available.

References

M.H. Mohamed, “Impacts of solidity and hybrid system in small wind turbines performance,” Energy, Vol.57, No.1, pp. 495-504, Aug. 2013.

M. Islam, D.S.K. Ting and A. Fartaj, “Aerodynamic models for Darrieus-type straight-bladed vertical axis wind turbines,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.12, No.4, pp.1087–1109, May. 2008.

L.P. Chamorro, R.E.A. Arndt and F. Sotiropoulos, “Reynolds number dependence of turbulence statistics in the wake of wind turbines,” Wind Energy, Vol.15, No.5, pp. 733-742, Sep. 2012.

I. Mazharul, S.K.T. David and F. Amir, “Aerodynamic models for Darrieus type straight bladed vertical axis wind turbines,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.12, No.4, pp.1087–1109, May.2008.

O. Eboibia, L.A.M. Danaob and R.J. Howell,“Experimental investigation of the influence of solidity on the performance and flow field aerodynamics of vertical axis wind turbines at low Reynolds numbers,” Renewable Energy, Vol.92, Vol.1, pp.474-483, Jul. 2016.

S. Armstrong, A. Fiedler and S. Tullis, “Flow separation on a high Reynolds number, high solidity vertical axis wind turbine with straight and canted blades and canted blades with fences,” Renewable Energy, Vol.41, No.1, pp.13-22, May. 2012.

A. Fiedler and S. Tullis, “Blade offset and pitch effects on a high solidity vertical axis wind turbine,” Wind Eng., Vol.33, No.3, pp.237-246, May. 2009.

Y. Staelens, F. Saeed and I. Paraschivoiu, “A straight-bladed variable-pitch VAWT concept for improved power generation,” in Proceedings of the ASME 2003 Wind Energy Symposium, Nevada, USA, 2003, pp. 146-154.

S.H. Song, S. Kang and N. Hahm, “Implementation and control of grid connected AC-DC-AC power converter for variable speed wind energy conversion system,” in Proceedings of Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Florida, USA, 2003, pp. 154-158.

Y. X. Peng, Y.L. Xu, S. Shu and C. Li, “High solidity straight bladed vertical axis wind turbine: Numerical simulation and validation,” Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics,” Vol. 193, 103960 pp. 1-13. Oct.2019.

Y. Guo, X. Li, L. Sun, Y. Gao, Z. Gao and L. Chen “Aerodynamic analysis of a step adjustment method for blade pitch of a VAWT,” Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, Vol.188, pp.90-101. May 2019.

Downloads

เผยแพร่แล้ว

2022-06-13