Modelowanie turbiny wiatrowej z dwoma przeciwbieżnie obracającymi się wirnikami

• Autorzy: Pacholczyk M. , Blecharz K. , Karkosiński D.

Warianty tytułu

EN

Modeling of the counter rotating wind turbine

• Konferencja: XXVII cykl seminarów zorganizowanych przez PTETiS Oddział w Gdańsku ZASTOSOWANIE KOMPUTERÓW W NAUCE I TECHNICE 2017 (XXVII; 2017; Gdańsk, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono sposoby modelowania dwuwirnikowej turbiny wiatrowej z wykorzystaniem technik Obliczeniowej Mechaniki Płynów. Omówiono uproszczone metody modelowania Actuator Disc i Actuator Line Method oraz aspekty związane z dokładnym odwzorowaniem turbiny na siatce obliczeniowej. Zaprezentowano przykładowe wyniki obliczeń turbiny dwuwirnikowej złożonej z wirników NREL o mocy nominalnej 5 MW każdy. Do wykonania badań symulacyjnych wykorzystano metodę Actuator Line Method. Zaprezentowane wyniki symulacji potwierdziły zwiększenie wartości współczynnika wykorzystania energii wiatru dla rozpatrywanej konstrukcji turbiny wiatrowej.

EN

In the paper modeling and simulating methods applicable for the Counter Rotating Wind Turbine have been presented. The methods described in paper are based on Computational Fluid Dynamics techniques. An actuator methods, namely Actuator Line (ALM) and Actuator Disk (ADM) have been introduced. These methods do not require to explicitly represent the rotor. Beside of that calculated aerodynamic forces are projected onto computational domain in actuator points distributed on line (ALM) or disk surface (ADM). Aspects regarding direct rotor modeling e.g. rotor-fitted grid have been discussed as well. Case study of ALM use has been performed. Studied CRWT consisted of NREL 5MW rotors located half a diameter from each other. Rotors were exactly counter rotating with angular velocity of 9,115 rpm. Calculation were performed in OpenFOAM CDF solver. The LES code solved the incompressible Navier-Stokes equations over grid with 11,6 mln elements. The simulation was performed in unsteady conditions with 0,03 s time step and total time of 210 s. In comparison purposes simulation of SRWT was performed as well. Obtained results confirmed that CRWT is more efficient than SRWT and about 20% of additional power can be extracted from a wind energy.

Słowa kluczowe

PL

turbina wiatrowa dwuwirnikowa; obliczeniowa mechanika płynów; Actuator Disc Method; Actuator Line Method

EN

CRWT; CFD; Actuator Disk Method; Actuator Line Method

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 57
• Strony: 81--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Pacholczyk M.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki tel.: [phone]

autor

Blecharz K.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki tel.: [phone]

autor

Karkosiński D.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki tel.: [phone]

Bibliografia

• 1. Newman B.G.: Multiple Actuator-Disc theory for Wind Turbines, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Nr 24, Amsterdam 1986, s. 215—225.
• 2. Sørensen, J. N. and Shen, W. Z.: Numerical Modeling of Wind Turbine Wakes, Journal of Fluids Engineering, No. 2 (124), 2002, s. 393–399.
• 3. Troldborg, N.: Actuator Line Modeling of Wind Turbine Wakes, Rozprawa doktorska, Technical University of Denmark, Lyngby, Dania, 2008.
• 4. Snaderse B., Pijl S. P., Koren B.: Review of computational fluid dynamics for wind turbine wake aerodynamics, Wind Energy, Nr 14, 2011, s. 799-819.
• 5. Martinez L., Leonardi S., Churchfield M. J., Moriarty P. J.: A Comparison of Actuator Disk and Actuator Line Wind Turbine Models and Best Practices for Their Use, 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting, Nashville, Tennessee, January 2012.
• 6. Jonkman, J., Butterfield, S., Musial, W., Scott, G.: Definition of a 5-MW Reference Wind Turbine for Offshore System Development,” Tech. Rep. NREL/TP-500-38060, 2009.
• 7. Smagorinsky, J.: General Circulation Experiments with the Primitive Equations, Monthly Weather Review, Nr. 91, 1963, s. 99–164.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).