NGHIÊN CỨU SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM KHÍ ĐỘNG HỌC TRÊN MẪU BIÊN DẠNG CÁNH NACA0012 TRONG ĐIỀU KIỆN TỐC ĐỘ GIÓ THẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG CFD

Hoàng Ngọc Kim Châu; Trần Quang Huy; Nguyễn Hữu Bằng; Nguyễn Vũ Ánh Tuyết

doi:10.34238/tnu-jst.13971

NGHIÊN CỨU SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM KHÍ ĐỘNG HỌC TRÊN MẪU BIÊN DẠNG CÁNH NACA0012 TRONG ĐIỀU KIỆN TỐC ĐỘ GIÓ THẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG CFD

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 09/11/25 Ngày hoàn thiện: 11/02/26 Ngày đăng: 11/02/26

Các tác giả

1. Hoàng Ngọc Kim Châu, Trường Trung học phổ thông Yên Mỹ
2. Trần Quang Huy, Trường Trung học phổ thông Yên Mỹ
3. Nguyễn Hữu Bằng, Trường Trung học phổ thông Yên Mỹ
4. Nguyễn Vũ Ánh Tuyết , Trường Trung học phổ thông Chuyên Hưng Yên

Tóm tắt

Điều kiện gió thấp tại Việt Nam (tốc độ gió trung bình < 6 m/s) đặt ra nhu cầu về việc lựa chọn biên dạng cánh phù hợp cho tuabin gió trục đứng. Nghiên cứu này nhằm đánh giá đặc tính khí động học của biên dạng cánh NACA0012 và xác định vùng góc tấn mang lại hiệu suất tối ưu trong môi trường gió thấp. Phương pháp mô phỏng CFD được sử dụng để phân tích lực nâng, lực cản và các hệ số khí động theo nhiều góc tấn khác nhau. Mô hình tính toán được xây dựng với lưới tinh chỉnh và mô hình nhiễu loạn thích hợp nhằm đảm bảo mô phỏng chính xác dòng chảy ở tốc độ gió thấp. Kết quả nghiên cứu cho thấy biên dạng cánh NACA0012 đạt hiệu suất khí động học tốt nhất trong khoảng góc tấn 6°–8°, khi lực nâng tăng đáng kể và lực cản duy trì ở mức thấp, tạo ra tỷ số nâng–cản tối ưu. Kết quả nghiên cứu cho thấy biên dạng NACA0012 phù hợp cho thiết kế tuabin gió trục đứng hoạt động trong điều kiện gió yếu. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho thiết kế tối ưu hóa tuabin gió trục đứng tại Việt Nam.

Từ khóa

NACA0012; Lực nâng; Lực cản; Vận tốc gió thấp; CFD

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] GWEC, “Global Wind Report 2025,” 2025. [Online]. Available: https://26973329.fs1. hubspotusercontent-eu1.net/hubfs/26973329/2.%20Reports/Global%20Wind%20Report/ GWEC%20Global%20Wind%20Report%202025.pdf. [Accessed Sept. 19, 2025].

[2] Energy Agency, “Electricity Mid-Year Update 2025,” 2025. [Online]. Available: https://www.iea.org/ reports/electricity-mid-year-update-2025. [Accessed Sept. 19, 2025].

[3] J. K. Kaldellis and D. Zafirakis, “The wind energy (r)evolution: A short review of a long history,” Renew Energy, vol. 36, no. 7, pp. 1887–1901, 2011.

[4] World Bank, “Vietnam Offshore Wind Roadmap,” Washington, D.C., USA: World Bank Group, 2024, pp. 1–120. [Online]. Available: https://www.worldbank.org/en/country/vietnam/publication/ vietnam-offshore-wind-roadmap. [Accessed Sept. 19, 2025].

[5] S. L. Fouest and K. Mulleners, “Optimal blade pitch control for enhanced vertical-axis wind turbine performance,” Nat. Commun., vol. 15, no. 1, 2024, doi: 10.1038/s41467-024-46988-0.

[6] M. A. Moreno-Armendáriz, J. C. Rodríguez-Reséndiz, E. A. Palacios-Hernández, and R. G. Ramírez, “Wind booster optimization for on-site energy generation using vertical-axis wind turbines,” Sensors, vol. 21, no. 14, pp. 1–18, 2021.

[7] A. D. Hansen, “Chapter 8 - Wind turbine technologies,” in Wind Energy Engineering (Second Edition), T. M. Letcher, ed., Academic Press, 2023, pp. 89-98.

[8] M. Islam, D. S.-K. Ting, and A. Fartaj, “Aerodynamic models for Darrieus-type straight-bladed vertical axis wind turbines,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 12, no. 4, pp. 1087–1109, 2008, doi: 10.1016/j.rser.2006.10.023.

[9] H. K. Versteeg and W. Malalasekera, An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method, 2^nd ed. Harlow, England: Pearson Education Ltd., 2007, pp. 1–520.

[10] M. R. Castelli, A. Englaro, and E. Benini, “The Darrieus wind turbine: Proposal for a new performance prediction model based on CFD,” Energy, vol. 36, pp. 4919–4934, 2011, doi: 10.1016/j.energy.2011.05.036.

[11] ANSYS Inc., “CFD Experts Simulate the Future,” ANSYS Blog, 2021. [Online]. Available: https://www.ansys.com/blog/cfd-experts-simulate-the-future. [Accessed Oct. 30, 2025].

[12] L. Howarth, “Theory of Wing Sections,” Physics Bulletin, vol. 11, no. 10, 1960, doi: 10.1088/0031-9112/11/10/006.

[13] S. Mertens, “Wind Energy in the Built Environment: Concentrator Effects of Buildings,” London, U.K.: Earthscan Publications Ltd., 2006, pp. 1–236. [Online]. Available: https://www.researchgate.net/ publication/280305936. [Accessed Oct. 31, 2025].

[14] A. Dash, “CFD Analysis of Wind Turbine Airfoil at Various Angles of Attack,” IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering, vol. 13, no. 04, pp. 18–24, 2016, doi: 10.9790/1684-1304021824.

[15] ANSYS. ANSYS Fluent Theory Guide, Release 2021 R1. Canonsburg, PA: ANSYS, Inc., 2021.

[16] E. L. Houghton and P. W. Carpenter, Aerodynamics for Engineering Students, 5th ed. London, UK: Butterworth-Heinemann, Elsevier, 2003.

[17] R. B. Langtry and F. R. Menter, “Correlation-based transition modeling for unstructured parallelized computational fluid dynamics codes,” AIAA Journal, vol. 47, no. 12, 2009, doi: 10.2514/1.42362.

[18] A. Zereg, N. Lebaal, M. Aksas, B. Derradji, I. Chabani, and F. Mebarek-Oudina, “CFD Analysis of a Vertical Axis Wind Turbine,” in Mathematical Modelling of Fluid Dynamics and Nanofluids, CRC Press, 2023, pp. 184–196, doi: 10.1201/9781003299608-12.

[19] D. S. Körpe, Ö. Ö. Kanat, and T. Oktay, “Başlangıç y plus Değerinin Etkileri: γ-Reθ SST Türbülans Modeli Kullanılarak 3D NACA 4412 Kanadının Sayısal Analizi,” European Journal of Science and Technology, vol.17, pp. 692–702, 2019, doi: 10.31590/ejosat.631135.

[20] Airfoil Tools, “Airfoil Plotter (NACA 0012 – n0012-il),” Airfoil Database, 2024. [Online]. Available: https://airfoiltools.com/plotter/index?airfoil=n0012-il. [Accessed Aug. 28, 2025].

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.13971

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ