Đánh giá tác động thủy lực của kênh dẫn dòng đến hiệu quả khai thác của tuabin dòng triều Savonius bằng mô phỏng dòng chảy 2D = The investigation of the flow channel wall’s effect on the performance of a Savonius tidal-current turbine using 2D flow simulation

Abstract

Các nghiên cứu về khai thác năng lượng tái tạo đang ngày càng được quan tâm trong những năm gần đây, đặc biệt là nguồn năng lượng rất lớn từ đại dương như sóng, thủy triều và dòng triều. Tua-bin Savonius có hiệu suất hạn chế nhưng có ưu điểm kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp và khả năng làm việc đa hướng. Nhiều nghiên cứu đã cải tiến các kết cấu hướng dòng hoặc dạng cánh tua-bin Savonius trong việc gia tăng khả năng trao đổi năng lượng. Nghiên cứu này đề xuất khả năng ứng dụng hiệu ứng thành tường của kênh dẫn để nâng cao hiệu quả khai thác năng lượng cho tua-bin. Kết quả nghiên cứu ban đầu thực hiện mô phỏng dòng chảy 2D qua hệ thống tua-bin trục đứng Savonius với kênh dẫn dòng ở hai trường hợp: (i) Khoảng cách thành tường xa tua-bin và (ii) Khoảng cách thành tường sát với tua-bin. Sự thay đổi vị trí thành tường có sự tác động đáng kể tới phân bố áp suất và trường dòng chảy, đặc biệt là vùng xoáy sau tua-bin. Hiệu suất nghẽn dòng thủy lực có hiệu ứng gia tăng chênh lệch áp suất và tăng cường trao đổi năng lượng đáng kể với hệ số công suất Cₚ tăng trên 0,2. Việc nâng cao hiệu suất thông qua sự ảnh hưởng của thành tường kênh dẫn mở ra khả năng tối ưu thiết kế cho thiết bị khai thác năng lượng dòng triều ở vận tốc thấp.