AERODYNAMIC IMPROVEMENT OF A TWO-BLADE MAGNUS WIND TURBINE: NUMERICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF AERODYNAMICS AND PRESSURE DISTRIBUTION

Аннотация

Повышение эффективности ветроэнергетических установок является актуальной задачей в условиях растущего спроса на возобновляемые источники энергии. В данной работе исследуются аэродинамические характеристики ветроэнергетической установки, оснащённой двумя комбинированными лопастями, сочетающими неподвижные профили и вращающиеся цилиндры. Объект исследования - модель установки, предназначенная для оптимизации направления потока и увеличения подъёмной силы. Методология включает численное моделирование в пакете Ansys Fluent и экспериментальные испытания в лабораторных условиях. Основные результаты показывают, что при увеличении скорости воздушного потока с 3 до 12 м/с тяга возрастает с 0,5 Н до 3,85 Н. Коэффициент тяги уменьшается с 1,45 до 1,05 с ростом числа Рейнольдса, что свидетельствует об улучшении аэродинамических характеристик при переходе к турбулентному режиму. Сравнительный анализ минимального и максимального давлений на поверхности лопастей выявил сильную корреляцию между ростом скорости вращения и увеличением перепада давлений: p_max возрастает приблизительно с 0,4 Па до 0,7 Па, а p_min​ — с 0,15 Па до 0,4 Па. Сопоставление численных и экспериментальных данных показало расхождение не более 5 %, что подтверждает достоверность модели и корректность методики. Выводы указывают, что применение комбинированных лопастей позволяет повысить аэродинамическую эффективность ветроэнергетических установок на 8–10 % по сравнению с традиционными конструкциями. Это улучшение может способствовать созданию более эффективных и устойчивых систем ветроэнергетики, особенно в регионах с низким и средним ветровым потенциалом.