طراحی و تحلیل عملکرد توربین ‏محور افقی جزرومدی دارای دیفیوزر تقویت‌کننده برای تولید انرژی سبز از جریان‏ های دریایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکدۀ علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، تهران

2 کارشناس ارشد، گروه انرژی‏های نو و محیط ‏زیست، دانشکدۀ علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

10.22059/ses.2023.351567.1018

چکیده

با کاهش تدریجی ذخایر در دسترس سوخت‏های فسیلی و اثرات زیست‏محیطی، نرخ استفاده از انرژی‏های تجدیدپذیر در جهان افزایش‏ یافته است. یکی از مزیت‏های سوخت‏های پایان‌ناپذیر، دسترس‌پذیری مداوم برای استفاده از آن‏ها است. یکی از این منابع انرژی تجدیدپذیر، انرژی جزرومدی دریاها و اقیانوس‏ها است، که پتانسیل آن به میزان قابل ‏توجهی در خلیج‏فارس ایران وجود دارد. برای دستیابی به انرژی جنبشی ناشی از جریان سیال به‌وجود‌آمده از اثر گرانش قمر بر آب‏های آزاد، راه‏های بسیاری مانند استفاده از توربین‏های محور افقی جزرومدی وجود دارد. از آنجا این نوع توربین‏ها دارای فناوری مشابه توربین بادی محور افقی احداث‏شده در نقاط مختلف ایران هستند، می‏توانند گزینۀ مناسبی برای احداث نیروگاه جزرومدی در ایران ‏باشند. در این مقاله اثر دیفیوزرهای تقویت‏کنندۀ جریان بر توربین جزرومدی و تأثیر آن بر افزایش توان دریافتی به روش عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی عددی جریان توربین، از مدل آشفتگی دومعادله‏ای اس اس تی، در نرم‏افزار دینامیک سیالات ANSYS CFX استفاده‏ شده ‏است. هندسۀ دیفیوزر و توربین، به ‏طور جداگانه بررسی ‏شده و مدل ارائه‏شده شامل توربین همراه با کانال بوده، که افزایش توان در آن حدود 4 برابر حالت بدون کانال است.‌

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and Analysis of a Diffuser Augment Horizontal Axis Tidal Turbine for Green Power Production

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Tahani 1
  • Mohammadjavad Ziabakhsh Ganji 2
  • Mobina Simaee 2
1 Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Iran
2 Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

With the gradual reduction of available fossil fuel reserves and environmental impacts, the rate of use of renewable energy in the world has increased. One of the advantages of finite fuels is the constant availability of their use, to achieve sustainability in the supply of energy carriers. Subsequently, to meet the demand in various sectors, it is necessary. Develop technologies to use new energy. One of these renewable energy sources is the offshore energy of the seas and oceans, which has significant potential in the Persian Gulf of Iran. There are many ways to achieve kinetic energy due to the Stream of fluid created by the gravitational pull of the moon on the open waters, such as the use of horizontal axis turbines. Since these types of turbines have the same technology as the horizontal wind turbine built in different parts of Iran, they can be a good option for the construction of a power plant in Iran. In this paper, the effect of current amplifier diffusers on the tidal turbine and its impact on increasing the received power by the numerical method has been investigated. To investigate the numerically the turbine Stream, the confusion model of the two SST equivalents is used in the Ansys CFX fluid dynamics software. The geometry of the diffuser and turbine has been studied separately. And the proposed model includes a turbine with a channel, in which the increase in power is about four times that of the no channels mode.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tidal Stream Turbine
  • Diffiuser
  • CFD
  • Momentum theory of the blade element

مراجع

  • Calaf, C. Meneveau, and J. Meyers, “Large eddy simulation study of fully developed wind-turbine array boundary layers,” Phys. Fluids, vol. 22, no. 1, p. 015110, 2010, doi: 10.1063/1.3291077.
  • “No TitleLafta F,Hashim A, Power Production using Tidal Energy, British Journal of Science, 2012.”.
  • F. Molland, A. S. Bahaj, J. R. Chaplin, and W. M. J. Batten, “Measurements and predictions of forces, pressures and cavitation on 2-D sections suitable for marine current turbines,” Proc. Inst. Mech. Eng. Part M J. Eng. Marit. Environ., vol. 218, no. 2, pp. 127–138, 2004, doi: 10.1243/1475090041651412.
  • Jimenez, A. Crespo, E. Migoya, and J. Garcia, “Advances in large-eddy simulation of a wind turbine wake,” J. Phys. Conf. Ser., vol. 75, no. 1, 2007, doi: 10.1088/1742-6596/75/1/012041.

 

  • Malki, A. J. Williams, T. N. Croft, M. Togneri, and I. Masters, “A coupled blade element momentum - Computational fluid dynamics model for evaluating tidal stream turbine performance,” Appl. Math. Model., vol. 37, no. 5, pp. 3006–3020, 2013, doi: 10.1016/j.apm.2012.07.025.
  • Bazilevs, M. Hsu, J. Kiendl, R. Wüchner, and K. Bletzinger, “3D Simulation of Wind Turbine Rotors at Full Scale. Part II: Fluid – Structure Interaction Modeling with Composite Blades,” Int. J. Numer. Methods Fluids, vol. 65, no. October 2010, pp. 236–253, 2011, doi: 10.1002/fld.
  • Mehmood, Z.Liang, J. Khan, “Diffuser Augmented Horizontal Axis Tidal Current Turbines, ” Engineering and Technology, pp.3522-3532. 2012.
  • E. Ambarita, R. Azhari, and R. Irwansyah, “Experimental study on the optimum design of diffuser- augmented horizontal-axis tidal turbine,” vol. 6, no. 5, pp. 776–786, 2022.
  • W. Cresswell, G. L. Ingram, and R. G. Dominy, “The impact of diffuser augmentation on a tidal stream turbine,” Ocean Engineering, vol. 108. pp. 155–163, 2015. doi: 10.1016/j.oceaneng.2015.07.033.
  • L. F. Gaden and E. L. Bibeau, “A numerical investigation into the effect of diffusers on the performance of hydro kinetic turbines using a validated momentum source turbine model,” Renewable Energy, vol. 35, no. 6. pp. 1152–1158, 2010. doi: 10.1016/j.renene.2009.11.023.
  • Baratchi, T. Jeans.L, A. Gerber, “A modified implementation of actuator line method for simulating ducted tidal turbines,” Ocean Engineering, 2019. doi.org/10.1016/j.oceaneng.2019.106586.
  • Bontempo and M. Manna, “On the potential of the ideal diffuser augmented wind turbine: an investigation by means of a momentum theory approach and of a free-wake ring-vortex actuator disk model,” Energy Conversion and Management, vol. 213. 2020. doi: 10.1016/j.enconman.2020.112794.
  • Civalier et al., “Aerostat Based Electrical Power Generation System,” American Institute of Aeronautics and Astronautics, no. September. 2011.
فصلنامه سیستم های انرژی پایدار
دوره 1، شماره 4
مهر 1401
صفحه 295-310

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار