خلاصه

در دهه گذشته، علاقه مجددی به توربین های بادی با محور عمودی (VAWT) افزایش یافته است. یکی از محرک‌های مهم برای این احیای این کشف این بوده است که یک جفت VAWT در حال چرخش نزدیک به هم عملکرد بهتری نسبت به دو VAWT ایزوله دارند. تا به امروز، بیشتر مطالعات در مورد این موضوع یا محاسباتی یا تجربی در میدان باز بوده است. ما دیدگاه جدیدی را برای مطالعه VAWT های جفت شده از طریق یک سری آزمایشات تونل باد کنترل شده معرفی می کنیم.
در این مطالعه، VAWT های جدا شده و VAWT های جفت شده در چهار تاسیسات تونل باد اروپا مورد آزمایش قرار گرفتند. برای انجام این کار، ما یک راه‌اندازی آزمایشی اختصاصی با مدل‌های مقیاس Darrieus VAWT از نوع H ایجاد و ساختیم. ساختارهای عملکرد و پی برای یک پیکربندی ایزوله و سه پیکربندی جفت با فاصله بین توربین و جهت چرخش متفاوت مقایسه شدند. احتیاط خاصی برای تفسیر اندازه‌گیری‌های گشتاور آیرودینامیکی لازم بود، زیرا آنها توسط دینامیک ساختاری تنظیم و ارتعاشات مدال روتورها آلوده شده بودند. این آلودگی ها از طریق آنالیز طیفی و مودال شناسایی شدند. پی با استفاده از بادسنجی سیم داغ و پروب های فشار چند سوراخ در مکان هایی از قطر یک تا بیست و یک در باد اندازه گیری شد.
جفت شدن VAWT ها باعث می شود که خطوط جریان ورودی بین دو VAWT همگرا شوند. این همگرایی منجر به بهبود زاویه جریان ورودی و افزایش سرعت می شود. در آزمایشات ما، این به افزایش توان تا ۱۶٪ ترجمه می شود. جهت چرخش VAWT های جفت شده تأثیر مهمی بر ساختارهای پی دارد. دنباله جفت ها با تیغه های متحرک درونی به سمت پایین کاملاً شبیه به یک VAWT ایزوله است. با این حال، VAWT های جفت شده با تیغه های متحرک درونی در جهت باد، باعث ایجاد یک حرکت باریک قابل توجه می شود. بنابراین، به لطف افزایش قابل توجه توان و یک مسیر باریک، VAWT های جفت مزایایی را برای کاربردهای خاص، به عنوان مثال برای سکوهای شناور فراساحلی، ارائه می دهند.