Solidity Optimization for an H-Darrieus Wind Turbine

Abstract

Solidity is one of the main factors that influence the performance of a wind turbine. The solidity of an H-Darrieus wind turbine is optimized in terms of blade number, chord length, and rotor radius to get the maximum power coefficient using Taguchi L16 (4^3) array. Power coefficient values are calculated by the Double Multiple Stream Tube model by in house built MATLAB code according to Taguchi orthogonal array. The maximum power coefficient is found as 0.4728 for the two-bladed rotor with a chord length of 0.2 m and a radius of 2 m. Relation of maximum power coefficient respect to blade number, chord length, and rotor radius is derived. Predicted mean values of the maximum power coefficient are in agreement with calculated values. Furthermore, an equation for the maximum power coefficient is obtained for rotor solidity. Derived equations can be useful to estimate the maximum power coefficient values of H-Darrieus wind turbines.Solidite bir rüzgar türbini performansını etkileyen ana faktörler arasında yer almaktadır. Bir H-Darrieus rüzgar türbininin maksimum güç katsayısını veren soliditesi kanat sayısı, kord uzunluğu ve rotor yarıçapı cinsinden Taguchi L16 (4^3) dizisi kullanılarak optimize edilmiştir. Güç katsayısı değerlerinin hesaplamasında Taguchi ortogonal dizisine göre MATLAB yardımıyla Çift Çoklu Akım Tüpü modeli için geliştirilmiş kod kullanılmıştır. En yüksek güç katsayısı 0.4728 değeri iki-kanatlı, 0.2 m kord uzunluğunda ve yarıçapı 2 m olan rotor için bulunmuştur. En yüksek güç katsayısı değeri için kanat sayısı, kord uzunluğu ve rotor yarıçapı cinsinden bir bağıntı elde edilmiştir. Tahmini ortalama en yüksek güç katsayısı değerleri ile hesaplanan değerler uyum içerisinde bulunmuştur. Ayrıca, en yüksek güç katsayısı için rotor soliditesi cinsinden bir denklem elde edilmiştir. Elde edilen denklemler H-Darrieus rüzgar türbinlerinin en yüksek güç katsayılarını tahmin etmekte kullanılabilir.