Görüntüleme
15
İndirme
2
Bu çalışmada, bir helisel çapraz akışlı su türbininin performans analizini, Comsol Multiphysics kullanılarak incelemek için bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği modeli tasarlanmıştır. Bir helisel çapraz akışlı su türbininin güç çıkışı ve tork gibi ana performans özelliklerini tahmin etmek için, simülasyon için kullanılması doğru, hızlı ve oldukça basit olan sayısal bir model geliştirilmiştir. Türbin etrafındaki akış alanı, bir k-ω türbülans modeli ve kararlı durum formülasyonu kullanılarak Comsol CFD Modülündeki Rotating Machinery özelliği ile çözülmüştür. Navier-Stokes denklemleri, iç alanda dönen bir çerçeve içinde ve dış alanda sabit koordinatlarda düzenlenen modelde kullanılmıştır. İç ve dış alan arasındaki sınır koşulu, momentumu iç bölgedeki akışkana aktaran bir süreklilik sınır koşuludur. Bu model ayrıca, bu çalışma için hesaplama süresini önemli ölçüde hızlandıran Frozen Rotor çalışma yöntemini kullanır. Ardından Comsol Optimizasyon Modülü ile çapraz akışlı su türbininin performansını artırmak için yeni bir açısal hız profili araştırılmıştır. Böylece değişken hızlı bir türbin kontrol yöntemi geliştirilmiştir. Bu kontrol yönteminin performansı, sabit açısal hız kontrol yöntemi altında çalışan bir türbin ile karşılaştırılmıştır. Yeni açısal hız kontrol yöntemi türbin veriminde, sabit hız kontrol metodu ile karşılaştırıldığında, %3'lük bir artış sağlamıştır.
In this study, a Computational Fluid Dynamics model is designed to investigate the performance analysis of a helical cross-flow water turbine by using Comsol Multiphysics. In order to predict the main performance characteristics of turbine such as power output and torque, a numerical model is developed which is accurate, fast and quite simple to be used for a simulation. The flow field around turbine is solved with the Rotating Machinery feature in the Comsol CFD Module using a k-ω turbulence model and a steady state formulation. The Navier-Stokes equations are used in the model which are arranged in a rotating frame in the inner domain and in fixed coordinates in the outer domain. The boundary between the inner and the outer domain is a continuity boundary condition that transfers momentum to the fluid in the inner domain. This model also uses the Frozen Rotor study type which speeds up the computation time. Then, to increase the performance of the cross-flow water turbine, a new angular velocity profile is explored with Comsol Optimization Module. Thus, a variable speed turbine control method is developed. Compared to the constant velocity control method, new angular velocity control method yielded a 3% increase in the efficiency of turbine.
Alan : Mimarlık, Planlama ve Tasarım; Mühendislik
Dergi Türü : Uluslararası
Makale Detay 
Benzer Makaleler
PDF Görüntüle
Dergi Bilgisi
Eseri Dinleyin
Alıntı Yap
Bu Sayfayı Yazdırın
Paylaş
Mendeley
