Penyelidikan mengenai turbine hidrokinetik meningkat disebabkan permintaan tenaga elektrik oleh manusia meningkat. Vertical Axis Hydrokinetic Turbine (VAHT) yang saiz 13cm diameter telah direka dan dilengkapi dengan alat pengukur kelajuan putaran untuk menyelidik tingkah laku aerodinamik VAHT. Axis Vertical Hydrokinetic Turbine adalah satu kemudahan yang mengeluarkan tenaga kinetik dari arus air bergerak untuk menghasilkan tenaga elektrik. VAHT yang direka dapat melakukan kelajuan putaran maksimum sebanyak 113.87 RPM pada kelajuan air aliran 0.45m/s. Seterusnya, reka bentuk turbine hidrokinetik yang boleh laras ini membolehkan operasi tukar reka bentuk dengan bilangan bilah iaitu 1, 2, 3 dan 4 bilah, dan sudut pitching, 0° dan ±2°. Keputusan menunjukkan bahawa sudut pitching meningkatkan kelajuan putaran VAHT dan memendekkan masa yang diperlukan untuk mencapai kelajuan putaran maksimum. Seperti yang dijangkakan, bilangan bilah yang semakin meningkat akan mengurangkan kemampuan diri untuk putaran dan meningkatkan amplitud ayunan. Walau bagaimanapun, bilangan bilah meningkat dapat meningkatkan kelajuan pusingan keseluruhan. Dalam bahagian ketiga ini, ciri-ciri kemampuan diri untuk putaran oleh VAHT yang rendah telah dikaji dalam kaedah kualitatif dan kuantitatif. Corak aliran air ke arah VAHT diperhatikan dengan menggunakan kaedah visualisasi aliran suntikan pewarna. Aliran selepas bilah akan menghasilkan skala pergolakan yang besar dan menjejaskan prestasi bilah bahagian belakang. Tingkah laku tork di 360° sudut azimut turbine telah diselidiki dengan menubuhkan turbin 1-blade di saluran air. Terdapat hanya sudut azimut kecil yang menghasilkan tork positif dan dapat menyumbang kepada VAHT. Seterusnya, kelajuan putaran VAHT dari keadaan permulaan dan berterusan sehingga keadaan mantap putaran direkodkan untuk mengkaji trend kemampuan diri untuk putaran. Semasa nisbah kelajuan tip rendah daripada 1, VAHT menunjukkan tingkah laku bergelut untuk berputar di kawasan kritikal ini. Tetapi apabila tork positif melebihi tork negatif, maka VAHT dapat berputar ke Tip Speed Ratio maksimum.
_______________________________________________________________________________________________________
Research on hydrokinetic turbine is increasing due to the energy demand by human being is increases. A small-scale, 13cm diameter, Vertical Axis Hydrokinetic Turbine (VAHT) designed, fabricated and equipped with rotational speed measure device to investigate the aerodynamic behaviour of the VAHT in a laboratory setting to study the effect of parameter changes and fluid structures. Vertical Axis Hydrokinetic Turbine is a facility that extract energy from moving water stream to generate electricity. The VAHT able to perform a maximum rotational speed of 113.87 RPM at flow speed of 0.45m/s with a force-start motion. In the second part of this work, the adjustable design of the laboratory turbine enables operations with different number of blades, 1, 2, 3 and 4 blades, and present pitch angles, 0° and ±2°. Investigation of the effect of pitching angle and number of blade to the instantaneous rotational speed of the turbine is done by experimental method. Results indicate that toe-out pitch angle increases the rotational speed of the VAHT and shorten the time required to reach maximum rotational speed. As expected, decreasing number of blades will reduce the self-starting ability and increase the oscillation amplitude. However, the overall rotational speed will increase. In the third part of this work, low self-starting characteristic of VAHT was been studied in qualitative and quantitative method. The flow pattern of the water flow toward the VAHT was observed by using dye injection flow visualization method. The flow after upstream blade produces a large scale of wake and affect the performance of the downstream blade. The torque behaviour among 360° azimuth angle of the turbine is investigated by setting up 1-blade turbine in the water channel. There is only a region of azimuth angle that produces positive and useful torque to the VAHT. Next, the rotational speed of VAHT from initial stationary state and continues until the final steady-rotational condition is recorded to study its self-starting trend. As tip speed ratio lower than 1, VAHT shows a struggling behaviour to rotate in this critical region. Once the positive torque exceed negative torque, then VAHT able to rotate to its maximum Tip Speed Ratio.
Experimental study on the performance of vertical axis hydrokinetic turbine in realistic stream condition / Ng Wei Quan