Aerodynamisk design och vindtunnelstestning av vindkraftverk

Abstract

Detta projekt syftade till att utveckla och experimentellt utvärdera rotorblad för ett modellskaligt vindkraftverk, med fokus på att förstå hur aerodynamiska parametrar påverkar prestanda vid låga Reynoldstal. Genom att kombinera numeriska simuleringar med vindtunnelstester undersöktes hur bladens geometri, vingprofil och vridning kunde optimeras för att maximera verkningsgraden hos små turbiner.

Utvecklingsprocessen följde en iterativ metod där bladdesign, materialanalys, tillverkning och experimentell utvärdering genomfördes i flera steg. I designfasen användes programvaran QBlade för att simulera och optimera olika bladgeometrier baserade på befintliga vingprofiler, däribland serier som NACA och SG. Materialundersökningar genomfördes för att säkerställa tillräcklig styvhet och hållfasthet, vilket ledde till valet av kolfiberförstärkt PETG. De färdiga bladen tillverkades med 3D-skrivare och testades i Chalmers vindtunnel.

De färdiga bladen testades i Chalmers vindtunnel där en maximal effektkoefficient på 41% uppmättes. Vidare utvärderades precisionen i de numeriska modellerna, där det konstaterades att simuleringsmetodernas förmåga att förutsäga effektkoefficienten varierade beroende på valda parametrar.

Resultatet bidrar till en fördjupad förståelse för hur småskaliga rotorblad bör utformas för att prestera effektivt under de aerodynamiska begränsningarna som råder vid låga flödeshastigheter och utgör en grund för vidare utveckling av småskaliga vindturbiner.