臺灣能源期刊發行

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臺灣能源期刊論文全文

臺灣能源期刊第5卷第3期內容

出刊日期：September, 2018

題目
可變槳距之水平軸風力發電機運轉分析
Title
Operational Analysis of Horizontal Axis Wind Turbine with Variable-pitch
作者
林彥廷、鄭恩凱、林冠廷、黃金城
Authors
Yan-Ting Lin, En-Kai Cheng, Guan-Ting Lin, Chin-Cheng Huang
摘要
本研究數值模擬與實驗量測分析可變槳距之水平軸風力發電機，並採用符合IEC-61400-1 Class-IA要求之額定功率150 kW風力機為驗證平台。計算流體力學數值模擬採用雷諾平均方程(Reynolds-Averaged-Navier-Stokes)、網格滑動方法(Mesh Sliding method)與RNG k-ε紊流模型分析風力機氣動力運轉特性，實驗驗證依循IEC-61400量測要求完成數值與模擬比對。模擬分析結果顯示，在額定風速12 m/s的條件下，槳距角分別為5、15和30度時氣動力輸出功率為約180 kW，82 kW和56 kW。150 kW風力發電機之最高效率於槳距角5度在實驗和數值分析中分別為39%和42%，實驗量測之最高輸出效率發生在風速7-9 m/s之間。而在槳距角5度和10 m/s環境風速下，最大實驗輸出功率約為80 kW且與數值計算結果吻合。
關鍵字
計算流體力學，可變槳距角，水平軸風機，實驗量測
Abatract
A numerical and experimental investigation of a horizontal-axis wind turbine with variable pitch angle is conducted. The 150 kW wind turbine with IEC-61400-1 Class-IA standard is utilized for verification platform. The computational fluid dynamics includes Reynolds-Averaged-Navier-Stokes, sliding mesh method and RNG k-ε turbulence model to analyze the operational characteristics of wind turbine. The comparison and verification between simulations and experiments are performed according to measurement requirements of international standard IEC-61400. The simulation results show that the aerodynamic output powers at rated wind speed of 12 m/s are 180 kW, 82 kW and 56 kW as the pitch angles of 5, 15 and 30 degrees, respectively. The highest efficiency at pitch angle of 5 degrees is 39% and 42% in the experimental and numerical analyses, respectively. The maximum efficiency of the experimental data is distributed under the wind speed of 7-9 m/s. Further, the maximum output power is 80 kW at pitch angle of 5 degree and wind speed of 10 m/s, and the measured data are in agreement with the numerical results.
Keywords
Computational fluid dynamics, Variable-pitch, Horizontal Axis Wind Turbine, Experimental measurements
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