بررسی هیدرولیکی تأثیر زاویه‌ی پره در بازدهی توربین گورلف در جریان آب با سرعت کم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران-رودخانه

2 استادیار، گروه عمران، دانشگاه اراک، اراک،

10.22125/iwe.2020.120714

چکیده

یک راه‌حل اساسی به‌ منظور صرفه‌جویی در استفاده از سوخت‌های فسیلی و جلوگیری از ایجاد آلودگی‌های هوا، استفاده از توربین‌های آبی است. در این تحقیق نمونه­ای از یک توربین هیدرودینامیکی که بتواند در جریان­‌های با دبی و سرعت کم، تولید انرژی الکتریکی نماید پیشنهاد شده­است. بعد از تحقیقات گسترده در زمینه‌ی تئوری مسئله، شکل سه‌بعدی پره­های توربین در نرم­افزار SOLIDWORKS طراحی و به‌عنوان ورودی وارد مدل FLOW-3D گردید. برای هریک از توربین­ها با زاویه پره متفاوت و برای اعماق جریان متفاوت، تعامل بین سیال و پره­ها برای تعیین توربینی که بیشترین سرعت زاویه­ای و میزان گشتاور را پس از برخورد جریان ایجاد می‌کند، مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفت. فرضیه اساسی این تحقیق این است که توربینی که از طرفی بیشترین سرعت زاویه‌ای و میزان گشتاور را دارا بوده و از طرف دیگر بدون نوسان و جهش و عدم وجود تغییر جهت گشتاور می­باشد، قطعاً از توان بیشتری برخوردار است و بهینه حالت زاویه‌ی پره و شرایط جریان را دارد. تمامی توربین‌ها در جریان با دبی 20 لیتر بر ثانیه و با عمق 5 سانتی‌متر، بیشترین گشتاور و سرعت زاویه‌ای را داشتند و لذا از توان بهتری برخوردار بودند. بر این اساس استنباط گردید که مناسب‌ترین محل جهت راندمان بیشتر و دستیابی به توان بیشتر توربین، قرارگیری آن در نزدیکی سطح جریان است. همچنین توربین با زاویه‌ی پره‌ی 70 درجه‌ای در بین توربین‌هایی که پره‌ی مایل داشتند، با توجه به سرعت و میزان گشتاور پره‌ها، بهترین عملکرد و بازدهی را از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydraulic Investigation of Blades Angle Effect on the Gorlov Turbine Efficiency in Low-speed Water Flow

نویسندگان [English]

  • ٍEhsan Moghaddasi 1
  • Nazanin Shahkarami 2
1 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]

A fundamental solution to save fossil fuels and to avoid air pollution is using small water turbines. In this study, an example of a hydrodynamic turbine that can generate electricity in low-flow and low-velocity flows is proposed. After extensive research on the problem's theory, the 3D shape of the turbine blades was modelled in SOLIDWORKS software and introduced as an input in the FLOW-3D model. For each turbine with different blade angles and for different depths of flow, the interaction between the fluid and blades were evaluated and analyzed to determine the turbine that has the highest torque and angular velocity. The basic premise of this study is that the turbine, which has the maximum angular velocity and torque speed, without oscillation and mutation and without the changes of torque direction, certainly has more power and has the optimal blade angle and flow conditions. All turbines had the highest torque and angular velocity at a discharge of 20  and at the depth of 5 cm and therefore had more power. Accordingly, it was concluded that the most suitable location for greater efficiency and greater power of the turbine is its location near the flow surface. Also a turbine with a blade angle of 70 degrees had the best efficiency among the turbine blades with respect to the created torque and angular velocity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydro Turbine
  • Gorolv Turbine
  • Low Speed
  • open channel
  • Flow-3D