Abstract
Nowadays great interest of renewable energy production systems since last few years. The renewable energy sources such as a hydro, solar and wind have been rapidly growing, especially the hydropower energy due to the increasing of predicted scarcity of fossil fuels and the environmental issues. Kaplan turbine is a reaction type of hydropower which is one of the primary sources of renewable energy. In this study, the aim of this work is to design and performance investigation of a Kaplan turbine runner for determining the power output and efficiency based on different configurations of turbine wheel. The main characteristics of a micro Kaplan turbine primary proposed design configurations was performed to increase the use of renewable power in rural areas and reduce the dependence on fossil fuels. The computational fluids dynamics (CFD) was used to simulate the proposed design for further analysed and improve both the power output and efficiency using ANSYS CFX17.1.The performance of a micro Kaplan turbine has been predicted such as power output and efficiency. Furthermore, the effect of blades number showed a significant influence on the turbine’s power output and efficiency. Generally, improvement of proposed design configurations are presented for understanding the flow field in a Kaplan turbine runner.
Keywords
CFD; Hydraulic Micro Kaplan Turbine; Renewable Energy; Power Output; Efficiency
Abstract
في الوقت الحاضر اهتمام كبيرة لانظمة إنتاج الطاقة المتجددة منذ السنوات القليلة الماضية. شهدت مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة المائية والطاقة الشمسية وطاقة الرياح نمواً سريعاً، لا سيما الطاقة الكهرومائية بسبب تزايد ندرة الوقود الأحفوري والقضايا البيئية. توربين كابلان هو أحد انواع انتاج الطاقة الكهرومائية ومن المصادر الرئيسية للطاقة المتجددة. في هذه الدراسة، يهدف هذا العمل إلى تصميم وفحص أداء عجلة توربين كابلان لتحديد ناتج الطاقة وكفاءتها استنادًا إلى الانواع المختلفة لعجلة التوربينات. الخصائص الرئيسية الأساسية للتصاميم المقترحة لتوربين كابلان الصغير اجريت وذلك لزيادة استخدام الطاقة المتجددة في المناطق الريفية وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. تم استخدام ديناميك الموائع الحسابية (CFD) لمحاكاة التصاميم المقترحة للتعرف على مزيد من التحليل وتحسين كلاً من القدرة الخارجة والكفاءة باستخدام ANSYS CFX17.1. وقد تم التنبؤ بأداء توربين كابلان الصغير مثل القدرة الخارجة والكفاءة. علاوة على ذلك، أظهرت النتائج ان عدد الريش يؤثر بشكل كبير على اداء التوربينات وكفاءتها. بشكل عام قدمت تحسينات للتصاميم المقترحة وذلك لفهم مجال الجريان داخل عجلة توربين كابلان.
Keywords
ديناميك الموائع الحسابية، توربين كابلان هيدروليكي صغير، الطاقة المتجددة، القدرة الخارجة، الكفاءة.