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Wind energy as a source of green hydrogen production in the USA

Clean Energy 2023年第1期7卷 8-22页

作者： Ashish Sedai Rabin Dhakal Shishir Gautam Bijaya Kumar Sedhain biraj singh thapa Hanna Moussa Suhas Pol National Wind Institute Texas Tech UniversityLubbockTX 79401USA Department of Mechanical Engineering Texas Tech UniversityLubbockTX 79401USA Department of Mechanical Engineering Tribhuvan UniversityPurbanchal CampusDharanNepal Green Hydrogen Lab Department of Mechanical EngineeringKathmandu UniversityDhulikhelNepal Wind Energy Program Texas Tech UniversityLubbockTX 79401USA

The study incorporates an overview of the green hydrogen-production potential from wind energy in the USA,its application in power generation and the scope of substituting grey and blue hydrogen for industrial usage.Over 10 million metric tons of grey and blue hydrogen is produced in the USA annually to fulfil the industrial demand,whereas,for 1 million metric tons of hydrogen generated,13 million metric tons of CO_(2) are released into the atmosphere.The research aims to provide a state-of-the-art review of the green hydrogen technology value chain and a case study on the production of green hydrogen from an 8-MW wind turbine installed in the southern plain region of Texas.This research estimates that the wind-farm capacity of 130 gigawatt-hours is required to substitute grey and blue hydrogen for fulfilling the current US annual industrial hydrogen demand of 10 million metric tons.The study investi-gates hydrogen-storage methods and the scope of green hydrogen-based storage facilities for energy produced from a wind turbine.This research focuses on the USA’s potential to meet all its industrial and other hydrogen application requirements through green hydrogen.

关键词： green hydrogen wind energy electrolysis greenhouse gases

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Design and development of guide vane cascade for a low speed number Francis turbine

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Journal of Hydrodynamics 2016年第4期28卷 676-689页

作者： biraj singh thapa Chirag TRIVEDI Ole Gunnar DAHLHAUG Department of Energy and Process Engineering Norwegian University of Science and Technology

Guide vane cascade of a low speed number Francis turbine is developed for the experimental investigations. The test setup is able to produce similar velocity distributions at the runner inlet as that of a reference prototype turbine. Standard analytical methods are used to design the reference turbine. Periodic walls of flow channel between guide vanes are identified as the starting profile for the boundary of the cascade. Two alternative designs with three guide vanes and two guide vanes, without runner, are studied. A new approach, for the hydraulic design and optimization of the cascade test setup layout, is proposed and investigated in details. CFD based optimization methods are used to define the final layout of the test setup. The optimum design is developed as a test setup and experimental validation is done with PIV methods. The optimized design of cascade with one guide vane between two flow channels is found to produce similar flow conditions to that in the runner inlet of a low speed number Francis turbine.

关键词： guide vanes Francis turbine cascade optimization CFD PIV

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水轮机内部泥沙处理的研究现状

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国外大电机 2016年第2期 33-39页

作者： biraj singh thapa 张广不详哈尔滨工业大学

加德满都大学（Ku）是尼？自尔领先的教育机构．在小型水轮机方面拥有十多年的研发经验。加德满都大学与挪威科技大学（NTNU）开展技术合作，进行了一些与水轮机泥沙磨损相关的研究。目前加德满都大学已经开发了一个用于混流式水轮机转... 详细信息

加德满都大学（Ku）是尼？自尔领先的教育机构．在小型水轮机方面拥有十多年的研发经验。加德满都大学与挪威科技大学（NTNU）开展技术合作，进行了一些与水轮机泥沙磨损相关的研究。目前加德满都大学已经开发了一个用于混流式水轮机转轮初步设计和优化设计的新程序。这个程序也可以对比不同设计案例转轮叶片的磨损情况。最终设计可以导出到计算流体动力学（CFD）和流同耦合（FSI）中做进一步分析。通过该程序可以进行参数调查来评估每个设计参数对泥沙磨损的影响。通过CFD二具对几种优化设计进行开发和分析，从而实现最小磨损和最大效率所需要的条件。本文总结了南亚地区水轮机泥沙磨损的问题，同时介绍了加德满都大学水轮机研发和泥沙磨损研究的一些重要成果，并对有效降低混流式水轮机泥沙磨损的优化设计进行了详细的讨论。

关键词：泥沙腐蚀混流式水轮机 CFD 设计优化

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混流式水轮机泥沙磨蚀经验模型

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国外大电机 2012年第3期 59-64,70页

作者： biraj singh thapa[尼泊尔] 闫娜(译)

通过水轮机部件的泥沙颗粒会磨蚀水轮机的过流表面。基础材质的逐渐磨损不仅改变了水轮机转轮的外形，也削弱了其结构特性。一个主要的影响是使水轮机效率逐渐降低。在探索经验关系式估计水轮机泥沙磨蚀的影响方面，研究人员已经开展了... 详细信息

通过水轮机部件的泥沙颗粒会磨蚀水轮机的过流表面。基础材质的逐渐磨损不仅改变了水轮机转轮的外形，也削弱了其结构特性。一个主要的影响是使水轮机效率逐渐降低。在探索经验关系式估计水轮机泥沙磨蚀的影响方面，研究人员已经开展了相关工作。本文针对混流式水轮机定义了一种恰当的磨蚀模型。为了估计转轮磨损率和水轮机连续效率下降，选择了两个标准的磨蚀模型。为估算混流式水轮机转轮的泥沙磨损量提出了改进的经验关系式，并将该改进关系式的计算结果与现场试验测量结果进行了对比。研究发现通过分析现场的泥沙数据能够预测由于磨蚀引起的混流式转轮破坏。改进的磨蚀模型的计算结果与先前的研究结果以及试验测量结果一致。所提出简单磨蚀模型有助于在特定现场条件下恰当地规划混流式水轮机转轮的设计、运行和维护策略。

关键词：水轮机泥沙磨蚀建模效率

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