Framtagning och utprovning av modell för vertikalaxlat vindkraftverk

Abstract

I detta kandidatarbete har teoretiska och praktiska studier genomförts med en dimensionerad och konstruerad prototyp av ett vertikalaxlat vindkraftverk som referens. Studier i simuleringsmjukvara och vindtunneltester i Chalmers vindtunnellaboratorium utfördes med syftet att analysera samt jämföra prestandan mellan den framtagna prototypen och initiala beräkningar. Värden av högst intresse var vindkraftverkets effektutvinning och storleken på verkande krafter under olika vindhastigheter.

Vindtunneltester och datorsimuleringar i StarCCM+ skulle visa effektiviteten av vindkraftverket vid specifika vindhastigheter och modellens generella prestanda jämfört med teoretiska beräkningar med strömningsmekaniska ekvationer. Resultaten från dessa gav en högst uppmätta effektkoefficient, C_p, på 14.7 % vid en vindhastighet på 8.4 m/s och Tip Speed Ratio, TSR, på 1.78. Jämförelser mellan uppmätta vindtunneldata och simuleringar visade dålig överensstämmelse vad gäller effektuttag. Avvikelserna berodde bland annat på val av mätutrustning samt hur aerodynamiska och mekaniska förluster beaktades. Kandidatarbetet ger inblick i både fördelarna, nackdelarna och begränsningar hos vertikalaxlade vindkraftverk och kan samt vara ett underlag för vidare forskning av vindkraftverk som en källa för förnybar energi.