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Analysis of the ducted (or diffuser augmented) wind turbines

Ecaterina Jernovaia

Titel

Analysis of the ducted (or diffuser augmented) wind turbines

Autor/in

Datierung

04.01.2021

Beschreibung

Mit der Einführung der Energiestrategie 2050 und ihrem Ziel, das Quantum der erneuerbaren Energieerzeugung zu erhöhen, wird Windenergie als unverzichtbar für die Integration dieser Technologien angesehen. Windenergie entwickelt sich weltweit schnell zu einer bedeutenden Energiequelle. Dieses ständig wachsende Feld wird möglicherweise die Grenze der Verfügbarkeit und Praktikabilität mit den Windparkstandorten und der Größe der Turbine selbst erreichen. Daher ist es notwendig, innovative Windaufnahmegeräte zu entwickeln, die an Orten Energie erzeugen können, an denen große konventionelle Windkraftanlagen mit horizontaler Achse (HAWTs) zu unpraktisch für die Installation und den Betrieb sind. Ein Diffusor Augmented Wind Turbine (DAWT) ist eine solche Innovation. DAWTs erhöhen die Leistung des Rotors durch die Erhöhung der Windgeschwindigkeit in den Rotor mit einem Kanal. Derzeit ist die Entwicklung dieser Turbinen ein involvierter Prozess, bei dem zeitaufwändige Berechnungsflüssigkeitsdynamikcodes verwendet werden. Ein einfaches und schnelles Design-Tool ist für Designer erforderlich, um effiziente Energieerfassungsgeräte zu entwickeln. Diese Arbeit legt die Theorie für ein schnelles Analysetool für DAWTs unter Verwendung der grundlegenden fluiddynamischen Gleichungsmethode in Kombination mit Excel fest. Es ermöglicht eine schnelle Analyse der optimalen Geometrie und gibt den Konstrukteuren eine allgemeine Vorstellung von den Flächenverhältnissen, der Länge und den Öffnungswinkeln von Düsen-und Diffusorteilen.

With the introduction of the Energy Strategy 2050 and its goal of increasing the quantum of renewable energy production, wind energy is seen to be indispensable to help integrate these technologies. Wind Energy is fast becoming a significant source of energy throughout the world. This ever-expanding field will potentially reach the limit of availability and practicality with the wind farm sites and size of the turbine itself. Therefore, it is necessary to develop innovative wind capturing devices that can produce energy in the locations where large conventional horizontal axis wind turbines (HAWTs) are too impractical to install and operate. A diffuser-augmented wind turbine (DAWT) is one such innovation. DAWTs increase the power output of the rotor by increasing the wind speed into the rotor using a duct. Currently, developing these turbines is an involved process, using time consuming Computational Fluid Dynamics codes. A simple and quick design tool is necessary for designers to develop efficient energy capturing devices. This work lays out the theory for a quick analysis tool for DAWTs using the basic fluid dynamic equations method, in combination with Excel. It permits quick analysis of optimum geometry giving designers a general idea of the area ratios, length and opening angles of nozzle and diffuser parts.

Urheberrechtshinweis