Published November 28, 2023
| Version v1
Publication
Open
Investigation of Slot Parameters on the Performance of Savonius Hydrokinetic Turbine: A CFD Study
Description
Abstract Hydrokinetic energy sources are considered as strong alternative to provide clean, affordable and green energy to future generation. There are different types of turbines available to harness this kind of energy resource. Among all the turbines, Savonius hydrokinetic turbines are acknowledged as the most suitable rotor for generating power from flowing water streams such as rivers and canal. The objective of this research paper is to improve the performance of Savonius hydrokinetic turbine using slotted blades. Under the present study, four different slot parameters i.e., slot shapes, slot position, slot gaps and slot shape factor are considered. The water velocity was kept constant as 1 m/s in this study. The fluid flow distributions that occur all around the rotor have been studied and discussed. Based on the investigations, Savonius hydrokinetic turbine having divergent slot has outperformed the all-other shapes of slots for the entire range of tip speed ratio considered. The highest power coefficient of 0.2942 corresponds to the tip speed ratio value of 0.9 has been achieved for divergent slot Savonius rotor at slot position of 5% having slot gap of 3mm and slot shape factor of 0.2.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعتبر مصادر الطاقة المائية المجردة بديلاً قويًا لتوفير طاقة نظيفة وبأسعار معقولة وخضراء للأجيال القادمة. هناك أنواع مختلفة من التوربينات المتاحة لتسخير هذا النوع من موارد الطاقة. من بين جميع التوربينات، تُعرف توربينات سافونيوس الحركية المائية بأنها الدوار الأنسب لتوليد الطاقة من مجاري المياه المتدفقة مثل الأنهار والقنوات. الهدف من هذه الورقة البحثية هو تحسين أداء توربين سافونيوس الحركي المائي باستخدام شفرات مشقوقة. في إطار الدراسة الحالية، يتم النظر في أربعة معلمات مختلفة للفتحات، أي أشكال الفتحات وموضع الفتحات وفجوات الفتحات وعامل شكل الفتحات. تم الحفاظ على سرعة الماء ثابتة عند 1 م/ث في هذه الدراسة. تمت دراسة ومناقشة توزيعات تدفق السوائل التي تحدث في جميع أنحاء الدوار. بناءً على الفحوصات، تفوقت توربينات سافونيوس الحركية المائية ذات الفتحات المتباعدة على جميع الأشكال الأخرى للفتحات في النطاق الكامل لنسبة سرعة الطرف التي تم أخذها في الاعتبار. يتوافق أعلى معامل قدرة يبلغ 0.2942 مع قيمة نسبة سرعة الطرف البالغة 0.9 التي تم تحقيقها لدوار سافونيوس ذي الفتحة المتباعدة في موضع الفتحة بنسبة 5 ٪ مع فجوة فتحة تبلغ 3 مم وعامل شكل فتحة يبلغ 0.2.Translated Description (French)
Résumé Les sources d'énergie hydrocinétiques sont considérées comme une alternative solide pour fournir une énergie propre, abordable et verte à la génération future. Il existe différents types de turbines disponibles pour exploiter ce type de ressource énergétique. Parmi toutes les turbines, les turbines hydrocinétiques Savonius sont reconnues comme le rotor le plus approprié pour générer de l'énergie à partir de courants d'eau courante tels que les rivières et les canaux. L'objectif de ce document de recherche est d'améliorer les performances de la turbine hydrocinétique Savonius à l'aide d'aubes fendues. Dans le cadre de la présente étude, quatre paramètres de fente différents, à savoir les formes de fente, la position de fente, les espaces de fente et le facteur de forme de fente, sont pris en compte. La vitesse de l'eau a été maintenue constante à 1 m/s dans cette étude. Les distributions d'écoulement de fluide qui se produisent tout autour du rotor ont été étudiées et discutées. Sur la base des investigations, la turbine hydrocinétique Savonius ayant une fente divergente a surpassé toutes les autres formes de fentes pour toute la plage de rapport de vitesse de pointe considérée. Le coefficient de puissance le plus élevé de 0,2942 correspond à la valeur du rapport de vitesse de pointe de 0,9 a été atteint pour le rotor Savonius à fente divergente à une position de fente de 5 % ayant un intervalle de fente de 3 mm et un facteur de forme de fente de 0,2.Translated Description (Spanish)
Resumen Las fuentes de energía hidrocinética se consideran una alternativa sólida para proporcionar energía limpia, asequible y verde a las generaciones futuras. Hay diferentes tipos de turbinas disponibles para aprovechar este tipo de recurso energético. Entre todas las turbinas, las turbinas hidrocinéticas Savonius son reconocidas como el rotor más adecuado para generar energía a partir de corrientes de agua que fluyen, como ríos y canales. El objetivo de este trabajo de investigación es mejorar el rendimiento de la turbina hidrocinética Savonius utilizando palas ranuradas. En el presente estudio, se consideran cuatro parámetros de ranura diferentes, es decir, formas de ranura, posición de ranura, huecos de ranura y factor de forma de ranura. La velocidad del agua se mantuvo constante como 1 m/s en este estudio. Se han estudiado y discutido las distribuciones de flujo de fluido que ocurren alrededor del rotor. Según las investigaciones, la turbina hidrocinética Savonius que tiene ranura divergente ha superado a todas las demás formas de ranuras para todo el rango de relación de velocidad de punta considerado. El coeficiente de potencia más alto de 0.2942 corresponde al valor de relación de velocidad de punta de 0.9 que se ha logrado para el rotor Savonius de ranura divergente en la posición de ranura del 5% que tiene un espacio de ranura de 3 mm y un factor de forma de ranura de 0.2.Files
latest.pdf.pdf
Files
(3.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d42139770671c6014600f9e26138247e
|
3.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحقيق في معلمات الفتحة على أداء توربين سافونيوس الحركي المائي: دراسة عقود الفروقات
- Translated title (French)
- Étude des paramètres de fente sur les performances de la turbine hydrocinétique Savonius : une étude CFD
- Translated title (Spanish)
- Investigación de los parámetros de ranura en el rendimiento de la turbina hidrocinética Savonius: un estudio CFD
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4389083090
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-3305448/v1
References
- https://openalex.org/W1591253985
- https://openalex.org/W1621043388
- https://openalex.org/W1963489369
- https://openalex.org/W2041306586
- https://openalex.org/W2090358858
- https://openalex.org/W2108521758
- https://openalex.org/W2227361560
- https://openalex.org/W2403274491
- https://openalex.org/W2462870914
- https://openalex.org/W2550364052
- https://openalex.org/W2568350554
- https://openalex.org/W2593690643
- https://openalex.org/W2622004872
- https://openalex.org/W2626915845
- https://openalex.org/W2783614330
- https://openalex.org/W2883335850
- https://openalex.org/W2899609580
- https://openalex.org/W2902813954
- https://openalex.org/W2906228695
- https://openalex.org/W2930521766
- https://openalex.org/W2973450000
- https://openalex.org/W2983152765
- https://openalex.org/W2993027475
- https://openalex.org/W3009590317
- https://openalex.org/W3090723374
- https://openalex.org/W3097928734
- https://openalex.org/W3100274814
- https://openalex.org/W3107724382
- https://openalex.org/W3155228434
- https://openalex.org/W3160730855
- https://openalex.org/W3198852098