A Savonius wind turbine is a self-starting vertical axis rotor. It can be designed to be compact in size and also produces less noise which makes it suitable to integrate into urban spaces such as rooftops and sign-poles. These characteristics make it interesting from a sustainability point of view, especially when aiming to increase the decentralization of electricity production. This thesis aimed to investigate the aerodynamic performance of different two-bladed Savonius profiles by varying the blade arc angle and the overlap ratio. For evaluation, the dimensionless power coefficient and torque coefficient were investigated over different tip speed ratios. The study was conducted numerically with 2D simulations in Ansys Fluent. The partial differential equations describing the characteristics of the flow, including the flow turbulence effects, were solved with the Reynolds-average Navier Stokes in combination with the k-omega SST model. A validation was performed by comparing data from simulated and experimental tests of a semi-circular profile and a Benesh profile. The investigation of the blade arc angle and overlap ratio was performed on a Modified Bach profile. The profile with a blade arc angle of 130 degrees and an overlap ratio of 0.56 generated a maximal power coefficient of 0.267 at a tip speed ratio of 0.9. This blade configuration generated the best performance of all conducted simulations in this project. However, this project contained uncertainties since simulations can never be an exact description of reality. The project was also limited by the computational power available. Nevertheless, according to the conducted simulations, it was observed that a higher blade arc angle and a larger overlap ratio seem to generate higher efficiency. / En Savonius vindturbin är en självstartande vertikalaxlad rotor som kan utformas i en kompakt design samtidigt som den producerar mindre oljud än horisontalaxlade vindkraftverk. Dagens hållbarhetssträvan i kombination med Savonius turbinens karakteristiska egenskaper gör den till ett potentiellt starkt vertyg för vindenergi. Då den kan placeras på exempelvis hustak eller skyltstolpar, utan att störa närliggande omgivning, finns det många möjliga sätt att implementera och integrera den i samhällets infrastruktur. Målet med detta projekt var att undersöka den aerodynamiska prestationen för Savoniusturbiner med två blad genom att variera bladvinkeln och överlappningsförhållandet. För att jämföra de olika profilerna användes den dimensionslösa effektkoefficienten och momentkoefficienten. Dessa koefficienter beräknades i förhållande till löptalet. Studien utfördes numeriskt med 2D-simuleringar i Ansys Fluent. De partiella differentialekvationerna som beskriver flödets egenskaper, inkluderat turbulenseffekterna, löstes med Reynolds-average Navier Stokes i kombination med k-ω SST modellen. En validering utfördes genom att jämföra data med simulerade och experimentella värden av en Semi-circular profil och en Benesh profil. Studien av bladvinkel och överlappningsförhållandet utgick från en Modified Bach profil. Den mest effektiva profilen hade en bladvinkel av 130 grader och ett överlappsförhållande på 0,56. Den genererade en maximal effektkoefficient av 0,267 vid löptal 0,9. Projektet innehöll en del osäkerheter då simuleringar aldrig kan beskriva verkligheten till fullo. Den tillgängliga beräkningskapaciteten begränsade även projektet ytterligare. Trots vissa begränsningar, visar ändå utförda simuleringar att ökad bladvinkel och ökat överlappningsförhållande genererar högre effekt. / <p>This project was conducted within Stand up for wind and Stand up for energy.</p>
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-412795 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Sundberg, Johanna, Lundberg, Martina, Solhed, Julia, Manousidou, Aikaterini |
| Publisher | Uppsala universitet, Elektricitetslära, Uppsala universitet, Elektricitetslära, Uppsala universitet, Elektricitetslära, Uppsala universitet, Elektricitetslära |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | MATVET-F ; 20014 |
Page generated in 0.0017 seconds