Influence of site, turbine height and wind direction on the performance of vertical-axis wind turbines on model buildings

Vindturbiner som opererer i det bygde miljøet er utsatt for lavere gjennomsnittshastigheter og høyere turbulente svingninger enn i åpent terreng. Likevel er det regioner rundt bygninger der strømmen blir akselerert og hvor det kan være gunstig å plassere en vindturbin. I dette arbeidet er en Savonius vindturbin plassert i et modellert bymiljø bestående av et kunstig gulv og to veggmonterte kuber med avstand på to kubehøyder, 2H. En parametrisk studie utføres for å bestemme idealposisjonen for å høste energi uavhengig av vindretningen. Dette gjøres ved å undersøke hvilken innvirkning ulike tilførselsvinkler har på effekten når to turbiner som er forhøyet forskjellig, er plassert i tre posisjoner på taket. Effekten beregnes ved å innhente data på estimert mekanisk dreiemoment og rotasjonshastighet. Det oppnås full effektkurver for fem innstrømningsvinkler, og enkeltoperasjonsmålinger utføres for finere diskretisering med tretten innstrømningsvinkler. Basert på gjennomsnittseffekten som er anskaffet over en full rotasjon, er det vist at midten på taket er det ideelle stedet å plassere den høyeste forhøyede turbinen som er undersøkt, og som spenner over 1.16 ≤ z/H ≤ 1.48, hvor z er høyden målt fra kunstgulvet. Gjennomsnittlig effektutbytte er omtrent 20% høyere enn effekten i en "ren strøm" uten kubene i denne posisjonen. Effekten er vist å være sensitiv til turbinhøyder, og den nedre monterte turbinen er mindre effektiv. Det observeres videre at nabokuben har en betydelig innvirkning på effekten som ekstraheres av turbinen på taket