Comparative study between CFD and BEM theory to optimize the wind turbine performance

Abstract

Wind energy is an important resource in the field of renewable energies. In this study, two different methods were adopted to study wind turbines and compare them to determine the simplest and most accurate. Using the theory of blade element momentum (BEM) and computational fluid dynamics (CFD), the blade of a wind turbine with a power of 10 kW was analyzed to calculate the power coefficient and torque coefficient as well as calculate the power. According to the obtained results, it was found that the BEM theory is simpler and easier to use by relying on a 2D blade element. In contrast, CFD relies on 3D simulations and this is what makes it more accurate in describing the studied model. تعد طاقة الرياح موردًا مهمًا في مجال الطاقات المتجددة. في هذه الدراسة تم اعتماد طريقتين مختلفتين لدراسة توربينات الرياح ومقارنتها لتحديد الأبسط والأكثر دقة. باستخدام نظرية زخم عنصر الشفرة (BEM) وديناميكيات السوائل الحسابية (CFD) ، تم تحليل شفرة توربين الرياح بقوة 10 كيلو وات لحساب معامل القدرة ومعامل عزم الدوران وكذلك حساب القدرة. وفقًا للنتائج التي تم الحصول عليها ، وجد أن نظرية BEM أبسط وأسهل في الاستخدام من خلال الاعتماد على عنصر شفرة ثنائية الأبعاد. في المقابل ، يعتمد CFD على المحاكاة ثلاثية الأبعاد وهذا ما يجعله أكثر دقة في وصف النموذج المدروس.