Dynamic performance enhancement of vertical wind turbine using composite blades reinforced by Zinc-Oxide nanoparticles

Other Title(s)

تحسين الأداء الديناميكي لتوربينات الرياح العمودية باستخدام شفرات مركبة معززة بجسيمات نانوية من أكسيد الزنك

Joint Authors

Khidr, Khalid
Mansur, Shihab A.
al-Fahham, Ibrahim M.
Elimy, Mamduh

Source

Mansoura Engineering Journal

Issue

Vol. 45, Issue 3 (30 Sep. 2020), pp.39-49, 11 p.

Publisher

Mansoura University Faculty of Engineering

Publication Date

2020-09-30

Country of Publication

Egypt

No. of Pages

11

Main Subjects

Mechanical Engineering

Topics

Abstract AR

يعتمد أداء توربينات الرياح ذات المحور الرأسي بشكل عام على قوة و ثبات ريش هذه التربينات.

و بشكل أساسي يتناول هذا البحث سبل تعزيز بنية ريش توربينات الرياح ذات المحور الرأسي حيث أن هذا النوع من التوربينات يعتبر مناسب للاستخدام في الدول التي لديها سرعات رياح معتدلة.

و يستلزم التحسين المقترح استخدام ريش لهذه التوربينات مصنعة من مواد مركبة خفيفة و معززة باستخدام جزيئات نانوية من أكسيد الزنك يتم تصنيعها عن طريق الانحلال الحراري للبوليمر .و لتقييم أداء التصميم المقترح، تم تصميم نموذج أولي للتربينة مزودة بريش على شكل )سافونس) متعدد المراحل لتحقيق اختبارات الاهتزاز الأساسية بالإضافة إلى اختبارات الموجات فوق الصوتية.

و قد تم اختبار خمس خلطات بنسب حجم مختلفة من جزيئات أكسيد الزنك لتصنيع هذه الريش المركبة و ذلك لتقييم قيم معامل التوهين و كذلك سرعة الطور بالإضافة لتقييم متانة المادة المركبة المستخدمة في تصنيع الريش.

و قد استخدم معمليا نفق رياح مناسب لتقييم معامل الطاقة للتربينة إلى جانب ذلك، تم تقييم تأثير زوايا الإزاحة بين مراحل الريش المختلفة على كفاءة التربينة.

و قد بين التحليل النظري و النتائج التجريبية للترددات الطبيعية أن النموذج المقترح يمكنه أن يتجنب السيناريوهات الخطيرة للرنين إلى حد كبير خلال دوران التربينة بسرعات دوران عالية.

Abstract EN

The Performance of Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) is highly dependent on its blades strength and stability.

This paper is mainly dealing with enhancing the blades' structure of Vertical Axis Wind Turbine which is suitable for countries that have a moderate wind speed.

The suggested improvement entails employing reinforced light composite blades using Zinc-Oxide (ZnO) nanoparticles (NPs) synthesized by the polymer-pyrolysis route.

To assess the performance of the proposed design, a multistage Savonius blades prototype is built to realize the essential ultrasonic and vibration tests.

Five different composite blades with different ZnO volume percentages are tested for assessing their values of the attenuation coefficient and the phase velocity and evaluating the composite material robustness.

A wind tunnel is also used to evaluate the prototype power coefficient.

Besides, the effect of the shift-angles between the different blades' stages on the turbine efficiency has been evaluated.

The theoretical analysis and experimental results of the natural frequencies ensured that the proposed model can avoid the resonance scenarios through working at considerably high rotating speeds.

American Psychological Association (APA)

Khidr, Khalid& Mansur, Shihab A.& al-Fahham, Ibrahim M.& Elimy, Mamduh. 2020. Dynamic performance enhancement of vertical wind turbine using composite blades reinforced by Zinc-Oxide nanoparticles. Mansoura Engineering Journal،Vol. 45, no. 3, pp.39-49.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-985789

Modern Language Association (MLA)

Khidr, Khalid…[et al.]. Dynamic performance enhancement of vertical wind turbine using composite blades reinforced by Zinc-Oxide nanoparticles. Mansoura Engineering Journal Vol. 45, no. 3 (Sep. 2020), pp.39-49.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-985789

American Medical Association (AMA)

Khidr, Khalid& Mansur, Shihab A.& al-Fahham, Ibrahim M.& Elimy, Mamduh. Dynamic performance enhancement of vertical wind turbine using composite blades reinforced by Zinc-Oxide nanoparticles. Mansoura Engineering Journal. 2020. Vol. 45, no. 3, pp.39-49.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-985789

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 47-48

Record ID

BIM-985789