پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 410 |
| تعداد مقالات | 5,457 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,871,573 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,230,756 |
بررسی عملکرد آیرودینامیکی توربین بادی محور عمودی به عنوان جایگزین رم-ایرهای متداول هواپیما | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 2، دوره 52، شماره 11، بهمن 1399، صفحه 2985-3000 اصل مقاله (3.04 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2019.15335.6099 | ||
| نویسندگان | ||
| ابوالفضل عبدالهی فر* ؛ سید محمد حسین کریمیان | ||
| دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش عملکرد آیرودینامیکی توربین بادی محور عمودی از نوع داریوس پره مستقیم به عنوان جایگزین رم-ایرهای متداول مورد استفاده در هواپیما بررسی شده است. فاصله‌ی کمتر این توربین‌ها از بدنه‌ی هواپیما باعث کاهش طول بازوی گشتاور نیروی پسا و حفظ تعادل هواپیما می‌شود. همچنین توربین‌های محور عمودی در نسبت سرعت نوک پره‌ی پایین‌تر نسبت به نوع محور افقی توان بیشینه‌ی خود را تولید می‌کنند؛ این مورد نیز باعث کاهش احتمال ایجاد پدیده شوک در رم-ایرها می‌شود. علاوه بر این در توربین پیشنهادی بسته به توان مورد نیاز، میزان بیرون‌زدگی آن از بدنه هواپیما نیز قابل تنظیم است. برای ارزیابی عملکرد توربین پیشنهادی، از اطلاعات موجود دربارهی رم-ایر ایرباس 320 استفاده شده و ابعاد توربین پیشنهادی مشابه ابعاد این رم-ایر انتخاب شده است. توان متوسط تولیدی و نیروی پسای متوسط برای توربین پیشنهادی به کمک شبیه‌سازی سه بعدی محاسبه شده و مقادیر آن با رم-ایر ایرباس 320 مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد توربین پیشنهادی به همراه جایگذاری صفحات دیسک نازک و کوچک در دو انتهای پره، توان متوسط نزدیک به رم-ایر ایرباس 320 و 19/3 درصد نیروی پسای کمتری تولید می‌کند. در مجموع، عملکرد توربین پیشنهادی نشان دهنده‌ی پتانسیل قابل توجه آن به عنوان جایگزین رم-ایرهای متداول است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| توربین‌های رم-ایر؛ توربین بادی داریوس؛ پره مستقیم؛ شبیه‌سازی عددی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Aerodynamic Performance Investigation of a Vertical Axis Wind Turbine Instead of Conventional Ram Air Turbines of Airplane | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Abolfazl Abdolahifar؛ S.M.H Karimian | ||
| Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In the present work, aerodynamic performance of a straight-blade Darrieus vertical axis wind turbine is examined in order to use instead of conventional ram air turbines of airplane. These turbines can operate closer to fuselage and this leads them to have shorter torque arm for its drag force; therefore it makes more stability for the whole airplane. In addition vertical axis wind turbines generally generate their maximum power in lower tip speed ratios in comparison to horizontal axis wind turbines; this case also can reduce the possibility of shock waves phenomena on the turbine blades. Furthermore depends on required output power, proposed turbine emergence from fuselage is adjustable. In order to evaluate performance of proposed turbine, the ram air turbine of Airbus a320 is selected and its dimensions are chosen. The average of output power and drag force of proposed turbine are computed using 3D simulation and they are compared with those of ram air turbines of a320. Results show that proposed turbine with endplates produces almost equal average of power along with 19.3% less drag force in comparison to ram air turbine of a320. Overllay, performance of proposed turbine indicates its prominent potential to use instead of conventional ram air turbines. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Ram air turbines, Darrieus wind turbine, Straight blade, Numerical simulation | ||
| مراجع | ||
|
[1] A. Boglietti, A. Cavagnino, A. Tenconi, S. Vaschetto, P. di Torino, The safety critical electric machines and drives in the more electric aircraft: A survey, in: 2009 35th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics, IEEE, 2009, pp. 2587-2594. [2] B. Sarlioglu, C.T. Morris, More electric aircraft: Review, challenges, and opportunities for commercial transport aircraft, IEEE Transactions on Transportation Electrification, 1(1) (2015) 54-64. [3] A. Parés Prat, D. Borhani Coca, Use of Ram Air Turbines for electrical taxiing in Airbus 320, Universitat Politècnica de Catalunya, 2012. [4] D. Brière, P. Traverse, AIRBUS A320/A330/A340 electrical flight controls-A family of fault-tolerant systems, in: Fault-Tolerant Computing, 1993. FTCS-23. Digest of Papers, The Twenty-Third International Symposium on, IEEE, 1993, pp. 616-623. [5] M.J. Zolidis, Emergency airplane RATs, Presentation, IEEE Rock River Valley Section, (2006). [6] Airbus, Uncommanded Ram Air Turbine (RAT) extensions, Maintenance Briefing Notes. [7] U. Huntemann, Emergency supply unit with a ram-air turbine adapted to be driven by an air stream and with an energy converter for aircraft, in, Google Patents, 2011. [8] V.F. Villa, Evaluation of Design Tools for the MicroRam Air Turbine, (2015). [9] W. Jian, L. Yue-liang, Z. Xiao-tian, Research on Ram Air Turbine Blade Properties, Applied Mechanics & Materials, 779 (2015). [10] T. Moustafa, W. Moreno, RAM air and wind energy harvesting survey for electrical vehicles and transportation, in: SoutheastCon, 2017, IEEE, 2017, pp. 1-7. [11] S.C.D.H.J.K.S. Liska, ME160 Final Project ReportRam-Air Turbine Blue Team, (2008). [12] H.C.R.R.T.S.S. Sorley, ME160 Final Project Report Ram-Air Turbine White Team, (2008). [13] B. Song, Experimental and numerical investigations of optimized high-turning supercritical compressor blades, Virginia Tech, 2003. [14] I. Urieta Nieto, An investigation of the dynamics of the horizontal wind turbine blades, (2015). [15] M. Stiebler, Wind energy systems for electric power generation, Springer Science & Business Media, 2008. [16] L. Battisti, A. Brighenti, E. Benini, M.R. Castelli, Analysis of Different Blade Architectures on small VAWT Performance, in: Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing, 2016, pp. 062009. [17] Y.-T. Lee, H.-C. Lim, Numerical study of the aerodynamic performance of a 500 W Darrieus-type vertical-axis wind turbine, Renewable Energy, 83 (2015) 407-415. [18] F. Scheurich, T. Fletcher, R. Brown, The influence of blade curvature and helical blade twist on the performance of a vertical-axis wind turbine, in: 48th AIAA aerospace sciences meeting including the new horizons forum and aerospace exposition, 2010, pp. 1579. [19] M. Elkhoury, T. Kiwata, E. Aoun, Experimental and numerical investigation of a three-dimensional vertical-axis wind turbine with variable-pitch, Journal of wind engineering and Industrial aerodynamics, 139 (2015) 111-123. [20] J. Hinze, Turbulence McGraw-Hill, New York, 218 (1975). [21] F.R. Menter, Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications, AIAA journal,32(8)(1994)1598-1605. [22] K. McLaren, S. Tullis, S. Ziada, Computational fluid dynamics simulation of the aerodynamics of a high solidity, small‐scale vertical axis wind turbine, Wind Energy, 15(3) (2012) 349-361. [23] R.E. Sheldahl, Comparison of field and wind tunnel Darrieus wind turbine data, Journal of Energy, 5(4) (1981) 254-256. [24] A. Fluent, 15.0 User's Manual, ANSYS Documentation N Fluent N User's Guide & Theory Guide—Release 15.0, ANSYS Inc., ANSYS Inc. [25] M. Vaughn, C. Chen, Error versus y+ for three turbulence models: Incompressible flow over a unit flat plate, in: 18th AIAA Computational Fluid Dynamics Conference, 2007, pp. 3968. [26] S. Brusca, R. Lanzafame, M. Messina, Design of a vertical-axis wind turbine: how the aspect ratio affects the turbine’s performance, International Journal of Energy and Environmental Engineering, 5(4) (2014) 333-340. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 872 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,415 |
||