Performance of an Archimedes screw turbine with spiral configuration for hydrokinetic applications

Abstract

ABSTRACT: The performance of an Archimedes spiral turbine (AST) for hydrokinetic applications was examined using a three-dimensional unsteady numerical model utilizing the six degrees of freedom (6-DOF) solver that is available in ANSYs Fluent software. From the computational fluid dynamics (CFD) simulations, the power coefficient (Cp) curve was estimated. This curve was compared with the curve of an Archimedes screw hydrokinetic turbine (ASHT) reported in the literature. The ASHT was found to be more efficient than the AST for electricity generation. The highest value of Cp for the AST was 0.337, which is a relatively high value in comparison with that of other types of hydrokinetic turbines. The results calculated from the CFD for the AST were compared with an experimental study reported for wind applications.

RESUMEN: El rendimiento de una turbina de Arquímedes en espiral (AST, por sus siglas en inglés) para aplicaciones hidrocinéticas se examinó utilizando un modelo numérico transitorio tridimensional utilizando un solucionador de seis grados de libertad (6-DOF, por sus siglas en inglés) disponible en el software ANSYs Fluent. A partir de las simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD, por sus siglas en inglés), se estimó la curva del coeficiente de potencia (Cp). Esta curva se comparó con la curva de Cp de una turbina hidrocinética tipo tornillo de Arquímedes (ASHT, por sus siglas en inglés) disponible en la literatura. Se encontró que la ASHT es más eficiente que la AST para la generación de electricidad. El valor más alto de Cp para la AST fue 0.337, lo cual es un valor relativamente alto en comparación con el obtenido por otros tipos de turbinas hidrocinéticas. Los resultados calculados a partir de CFD para la AST fueron comparados con los obtenidos del estudio experimental reportado para aplicaciones eólicas