Effect of the opening and location ratio on the performance of an H-Darrieus VAWT

Abstract

ABSTRACT : Vertical axis wind turbines such as Darrieus turbines are a very interesting category of low wind speed domestic wind turbines. Further research work is needed to enhance their efficiency to fulfill the higher demand in small applications for power generation. The main objective of this work is to find a Darrieus turbine design to boost the starting capacity of the turbine through an opening located at the lower surface of the airfoil. We carried out a thorough CFD (Computational Fluid Dynamics) investigation to determine the impact of the opening position on the Darrieus rotor’s output. This new type of airfoil uses a standard NACA 0015 profile and a profile with an opening on the lower surface of the profile. Different sizes of the opening in a symmetrical profile are evaluated through the CFD method to predict the Cp and CT of this H-Darrieus turbine design. Five sections were designed to describe the research of this new H-Darrieus rotor. Generally speaking, the results showed that the Cp decreases with the opening ratio, the desirable rotors with the lower surface opening ratio are 0.12 to 0.36 considering this with the low CpLP.

RESUMEN : Las turbinas eólicas de eje vertical como las turbinas Darrieus son un tipo muy interesante de turbinas eólicas domésticas con bajas velocidades de viento. Se necesita más trabajo de investigación para mejorar su rendimiento a fin de satisfacer la mayor demanda de generación de energía en aplicaciones pequeñas. El objetivo principal de este trabajo es encontrar un diseño de una turbina Darrieus para mejorar la capacidad de arranque de la turbina a través de una abertura situada en la superficie inferior del perfil. Se llevó a cabo una investigación de CFD (Dinámica de Fluidos Computacional) para determinar el impacto de la posición de la abertura en la salida del rotor Darrieus. Este nuevo tipo de perfil aerodinámico utiliza un perfil estándar NACA 0015 y un perfil con una abertura en la superficie inferior del perfil. Los diferentes tamaños de la abertura en un perfil simétrico se evalúan a través del método CFD para predecir el Cp y CT de este diseño de turbina H-Darrieus. Se diseñaron cinco secciones para describir la investigación de este diseño de H-Darrieus. En términos generales, los resultados mostraron que el Cp disminuye con la relación de apertura, los rotores deseables con la relación de apertura son de 0,12 a 0,36 considerando esto con el bajo el criterio de un menor CpLP.