کد مقاله | کد نشریه | سال انتشار | مقاله انگلیسی | نسخه تمام متن |
---|---|---|---|---|
6764311 | 1431579 | 2018 | 27 صفحه PDF | دانلود رایگان |
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A robust biomimetic blade design for micro wind turbines
ترجمه فارسی عنوان
طراحی یک تیغه بیومومتریک قوی برای توربین های بادی کوچک
دانلود مقاله + سفارش ترجمه
دانلود مقاله ISI انگلیسی
رایگان برای ایرانیان
کلمات کلیدی
توربین بادی کوچک، طراحی تیغه بیومیدیزه، استحکام آیرودینامیکی، دینامیک سیالات محاسباتی، بهینه سازی شکل تیغه،
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه
مهندسی انرژی
انرژی های تجدید پذیر، توسعه پایدار و محیط زیست
چکیده انگلیسی
Inspired by bird wings that enable robust aerodynamic force production and stable flight, we propose a biomimetic blade design for small wind turbines that is capable of achieving a high integral power coefficient, Cp, over a broad range of tip-speed ratios, λ, and hence enhances robustness in aerodynamic performance. We first developed a basic blade design with bird-inspired flexed wing morphology and investigated its aerodynamic characteristics with computational fluid dynamics. Our results demonstrated that the swept-forward shaped portion proximal to wing root augmented Cp at smaller λ, whereas the distal swept-backward shaped portion improved Cp at larger λ. We further conducted a morphology optimization and developed an optimized flexion blade that is capable of achieving a remarkably improved Cp over a broad range of λ. To evaluate the aerodynamic robustness under variable tip-speed ratios in an integral way, we here propose a new Robustness Index (Ri) and find that the optimized-flexion blade outperforms a conventional blade based on Blade Element Momentum Theory by 8.1%, indicating marked robustness in power output. Our results indicate that of great potential for wind turbines robustness-oriented biomimetic blade design can be a practical and effective methodology in wind-based sustainable energy harvesting.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Renewable Energy - Volume 125, September 2018, Pages 155-165
Journal: Renewable Energy - Volume 125, September 2018, Pages 155-165
نویسندگان
Teruaki Ikeda, Hiroto Tanaka, Ryosuke Yoshimura, Ryusuke Noda, Takeo Fujii, Hao Liu,