بررسی عددی اثرات ناحیه متخلخل لبه فرار ایرفویل DU۲۱-A۱۷ بر عملکرد آیرودینامیکی آن

ایرفویل ها و شکل مقطع پره های توربین بادی، پایه و اساس طراحی پره های توربین هستند. ایرفویل ها با ایجاد نیروهای برآ و پسا هنگام حرکت در هوا، نقش کلیدی در بهبود عملکرد آیرودینامیکی و دوام ساختاری پره های توربین دارند. با این حال، آلودگی صوتی که توربین های بادی به وجود می آورند عملا استفاده از آنها را در نزدیکی مناطق مسکونی مشکل می سازد. در این تحقیق اثرات متخلخل نمودن لبه فرار ایرفویلDU۲۱-A۱۷ بر عملکرد آیرودینامیکی آن به شکل عددی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شده است. معادلات حاکم شامل معادلات بقای جرم و مومنتوم در جریان آزاد و متخلخل و مدل آشفتگی k-ω برای حل جریان سیال آشفته می باشند. این معادلات با استفاده از روش عددی مبتنی بر المان محدود در نرم افزار COMSOL گسسته سازی و حل شده اند. مطالعات پارامتریک بر روی مشخصه های آیرودینامیکی جریان اطراف ایرفویل انجام شده و تاثیرات مشخصه هایی مانند زاویه حمله، عدد رینولدز جریان بالا دست، نفوذ پذیری ماده متخلل، ضریب تخلخل بر مقاومت جریان هوا بر روی ضرایب برآ و پسا بررسی شده اند. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که با متخلخل نمودن لبه فرار ایرفویل، عملکرد آیرودینامیکی آن دچار محدودیت شده و مقادیر ضریب برآ نسبت به حالت بدون ناحیه تخلخل کاهش می یابد،ولی ضریب پسا حالت متخلخل در زمان راه اندازی بیشتر از حالت صلب است، اما پس از پایا شدن جریان، مقادیر این دو حالت به هم نزدیک شده و به طور تقریبی یکسان می شوند.

کلیدواژه ها:

شبیه سازی عددی ، ناحیه متخلخل ، ایرفویل DU۲۱-A۱۷ ، عملکرد آیرودینامیکی