Experimental Investigations and CFD Simulations of the Blade Section Pitch Angle Effect on the Performance of a Horizontal-Axis Hydrokinetic Turbine

Abstract

Three twisted blades of a 1 kW prototype hydrokinetic turbine were designed based on the Blade Element Momentum (BEM) theory with a tip speed ratio of 6.25; a water velocity of 1.5 m/s; an angle of attack and pitch angle of 5 and 0 • , respectively; a power coefficient of 0.4382 and a drive train efficiency of 70%. S822 hydrofoil was used to generate the coordinates of the blade cross-section. Experimental investigations and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations were carried out to estimate the performance of the blade design and know the effect of the section pitch angle on the performance of a horizontal-axis hydrokinetic turbine. The obtained results showed that the increase in the section pitch angle enhanced the performance up to a certain value. Further increase in the section pitch angle resulted in a low performance and a reduction of the rotation velocity, which in turn requires a high gearing ratio of the transmission system.

A PDE-Based Data Reconciliation Approach for Systems with Variations of Parameters

“…The variations of parameters usually occur within the system in practice [18][19][20], e.g., variations of physical and chemical properties within the system. In this paper, the PDE-based model is employed in the formulation of the data reconciliation problem.…”

Métodos numéricos para el desarrollo de una turbina hidrocinética tipo Gorlov

“…En el artículo A15 Chica et al [32] realizan una investigación por medio de simulaciones de CFD y análisis experimentales, basándose en la teoría del momento del elemento tipo álabe y haciendo uso del modelo de turbulencia de transporte de esfuerzo cortante k-ω, con el fin de estudiar el efecto del ángulo de inclinación de la sección del álabe en el rendimiento de una turbina hidrocinética horizontal, el perfil de álabe empleado fue un S822 y el rango de valores para la relación de velocidad de punta (TSR) estuvo comprendido entre 0 y 16. Como resultado se observa que el valor más alto para el coeficiente de potencia de la turbina en los análisis experimentales se obtiene cuando el ángulo de inclinación es de 10°, mientras que para los análisis de las simulaciones numéricas realizadas este ocurre en un ángulo de 5°; se observa que al comparar los resultados numéricos con los resultados experimentales obtenidos hay una buena aproximación entre éstos, concluyéndose así que el análisis numérico presenta una buena predicción para los parámetros o variables estudiadas [32].…”