Simulations of aerodynamic flow over wind turbines

The purpose of this thesis is the research of the aerodynamic behaviour of a three bladed Darrieus vertical axis wind turbine (VAWT). The aerodynamic simulations were conducted in OpenFOAM software, using PIMPLE as the solver. The operation of the wind turbine was simulated using Computational Flui...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Στιβανάκη, Ιωάννα
Άλλοι συγγραφείς: Stivanaki, Ioanna
Γλώσσα:Greek
Έκδοση: 2022
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/23427
id nemertes-10889-23427
record_format dspace
spelling nemertes-10889-234272022-10-18T03:35:39Z Simulations of aerodynamic flow over wind turbines Μελέτη της αεροδυναμικής ροής σε συστήματα παραγωγής αιολικής ενέργειας Στιβανάκη, Ιωάννα Stivanaki, Ioanna OpenFOAM PIMPLE Computational fluid dynamics (CFD) Wind turbines Υπολογιστική ρευστοδυναμική Ανεμογεννήτριες The purpose of this thesis is the research of the aerodynamic behaviour of a three bladed Darrieus vertical axis wind turbine (VAWT). The aerodynamic simulations were conducted in OpenFOAM software, using PIMPLE as the solver. The operation of the wind turbine was simulated using Computational Fluid Dynamics (CFD) and the Finite Volume Method (FVM). A volume mesh was created having the necessary density to properly resolve the boundary layer flow phenomena. Turbulence was modeled using the k-omega SST RANS Model, which accurately predicts flow separation at the various airfoils along the blade. Τhe contours for velocity, pressure and eddy viscosity were plotted at different times with different wind velocity and the changes of these quantities were recorded. In the end characteristic quantities such as the swept area, the torque and the efficiency of the wind turbine were calculated. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της αεροδυναμικής ροής μιας ανεμογεννήτριας κατακόρυφου άξονα τύπου Darrieus, τριών πτερυγίων. Η αεροδυναμική της μελέτη πραγματοποιήθηκε με το λογισμικό OpenFOAM, χρησιμοποιώντας ως λύτη τον PIMPLE. Η λειτουργία της ανεμογεννήτριας προσομοιώθηκε με τη χρήση Μοντέλων Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής και της μεθόδου των Πεπερασμένων Όγκων. Το υπολογιστικό πλέγμα δημιουργήθηκε με την απαιτούμενη πυκνότητα για την καλύτερη δυνατή ανάλυση του οριακού στρώματος της ροής. Για την μοντελοποίηση της τυρβώδους ροής επιλέχθηκε το μοντέλο RANS k-ω SST το οποίο προβλέπει ικανοποιητικά την αποκόλληση της ροής από τις αεροτομές των πτερυγίων της ανεμογεννήτριας. Έγινε απεικόνιση των ισοϋψών καμπυλών για την ταχύτητα, την πίεση και το eddy viscosity (ιξώδες τυρβώδους ροής) σε διαφορετικές χρονικές στιγμές για διαφορετικές τιμές της ταχύτητας του ανέμου και αποτυπώθηκαν οι μεταβολές αυτών των μεγεθών. Τέλος υπολογίστηκαν χαρακτηριστικά μεγέθη όπως η επιφάνεια σάρωσης, η ροπή και η απόδοση της ανεμογεννήτριας. 2022-10-17T22:53:22Z 2022-10-17T22:53:22Z 2022-09-23 https://hdl.handle.net/10889/23427 el Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language Greek
topic OpenFOAM
PIMPLE
Computational fluid dynamics (CFD)
Wind turbines
Υπολογιστική ρευστοδυναμική
Ανεμογεννήτριες
spellingShingle OpenFOAM
PIMPLE
Computational fluid dynamics (CFD)
Wind turbines
Υπολογιστική ρευστοδυναμική
Ανεμογεννήτριες
Στιβανάκη, Ιωάννα
Simulations of aerodynamic flow over wind turbines
description The purpose of this thesis is the research of the aerodynamic behaviour of a three bladed Darrieus vertical axis wind turbine (VAWT). The aerodynamic simulations were conducted in OpenFOAM software, using PIMPLE as the solver. The operation of the wind turbine was simulated using Computational Fluid Dynamics (CFD) and the Finite Volume Method (FVM). A volume mesh was created having the necessary density to properly resolve the boundary layer flow phenomena. Turbulence was modeled using the k-omega SST RANS Model, which accurately predicts flow separation at the various airfoils along the blade. Τhe contours for velocity, pressure and eddy viscosity were plotted at different times with different wind velocity and the changes of these quantities were recorded. In the end characteristic quantities such as the swept area, the torque and the efficiency of the wind turbine were calculated.
author2 Stivanaki, Ioanna
author_facet Stivanaki, Ioanna
Στιβανάκη, Ιωάννα
author Στιβανάκη, Ιωάννα
author_sort Στιβανάκη, Ιωάννα
title Simulations of aerodynamic flow over wind turbines
title_short Simulations of aerodynamic flow over wind turbines
title_full Simulations of aerodynamic flow over wind turbines
title_fullStr Simulations of aerodynamic flow over wind turbines
title_full_unstemmed Simulations of aerodynamic flow over wind turbines
title_sort simulations of aerodynamic flow over wind turbines
publishDate 2022
url https://hdl.handle.net/10889/23427
work_keys_str_mv AT stibanakēiōanna simulationsofaerodynamicflowoverwindturbines
AT stibanakēiōanna meletētēsaerodynamikēsroēssesystēmataparagōgēsaiolikēsenergeias
_version_ 1771297266111348736