Aerodynamic design and Aeroelasticity analysis of Vertical Axis Wind Turbine farms

垂直轴风力发电机组的气动设计和气动弹性分析

基本信息

  • 批准号:
    2879447
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The wind energy market is driven by Horizontal Axis Wind Turbines (HAWTs), however, Vertical Axis Wind Turbines (VAWTs) have the potential to outperform them. Although VAWTs are considered to have lower aerodynamic efficiencies, recent studies show that VAWTs, in array configurations, are much better suited for future wind farms by producing significantly more power per square meter.The fatigue issues and material failures, due to cyclic stresses in the earlier VAWTs designs, have been a major problem faced by the wind industry which has prevented unlocking the potential of VAWTs for wind energy conversion. Recent advances in computational modelling have enabled an in-depth understanding of the aerodynamic and fluid-structure interactions of wind turbines. These tools can be used to investigate the applications of new structures and innovative blade designs to overcome most of the fatigue issues for VAWTs.The overall aim of this research is to enhance the integration of numerical and experimental models with real-condition wind farms data and innovative geometries to reveal the potential high performance of VAWTs both individually and in array configurations. As a case study, the proposed method will be used to investigate and optimise the aerodynamics and structural integrity of an innovative VAWT which is designed to withstand strong winds.The co-supervised PhD student at Northumbria University will be involved in computational and experimental modelling and optimisation of wind turbines using an in-house code and wind tunnels. Experimental investigations in the industry will be used to validate the numerical model aerodynamic performance and aeroelastic instabilities predictions.
风能市场由水平轴风力涡轮机(HAWT)驱动,然而,垂直轴风力涡轮机(VAWTs)有潜力超越它们。虽然VAWT被认为具有较低的空气动力学效率,但最近的研究表明,阵列配置的VAWT更适合于未来的风力发电场,因为其每平方米产生的功率显著增加。由于早期VAWT设计中的循环应力,疲劳问题和材料失效一直是风力发电行业面临的主要问题,这阻碍了VAWT用于风能转换的潜力的释放。计算建模的最新进展使人们能够深入了解风力涡轮机的空气动力学和流体-结构相互作用。这些工具可用于研究新结构和创新叶片设计的应用,以克服VAWTs的大部分疲劳问题。本研究的总体目标是增强数值和实验模型与真实条件下的风电场数据和创新几何形状的整合,以揭示VAWTs单独和阵列配置的潜在高性能。作为一个案例研究,所提出的方法将用于研究和优化一个创新的VAWT的空气动力学和结构完整性,该VAWT旨在承受强风。诺森比亚大学的共同监督博士生将参与计算和实验建模,并使用内部代码和风洞优化风力涡轮机。工业中的实验研究将用于验证数值模型的气动性能和气动弹性不稳定性预测。

项目成果

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知道了