مدل سازی پسباد توربین بادی آزمون مکزیکو با استفاده از توزیع نیروی بیضوی در مدل خط عملگر در نرم افزار اپن فوم

توربین های بادی، از سازه های پیچیده در مبحث شبیه سازی عددی جریان می باشند. از سوی دیگر، گسترش روزافزون کاربرد انرژی بادی در جهان، منجر به ایجاد تقاضا برای به کارگیری مدل های دقیق تر و با کارایی بیشتر برای شبیه سازی توربین ها شده است. پسبادهای به وجود آمده توسط توربین بادی تاثیر قابل توجهی بر کاهش توان-خروجی و ایجاد پدیده خستگی در پره ها دارند و بنابراین، مطالعه آن ها از اهمیت زیادی برخوردار است. روش خط عملگر، یکی از دقیق ترین مدل ها جهت تحلیل میدان جریان و پسبادهای جریان آشفته می باشد که نیاز به حل جریان در داخل لایه مرزی ندارد و به همین دلیل نسبت به مدل روتور کامل کارایی بیشتری دارد. در این روش می توان با دقت بالایی به مدل سازی اثرات یک توربین در جریان باد بدون نیاز به ساخت مدل هندسی از روتور توربین و فقط با استفاده از پارامترهای توربین پرداخت. در این مقاله، با پیاده سازی روش خط عملگر در نرم افزار اپن فوم و نیز با استفاده از روشی نوین جهت توزیع نیروی اعمالی بر خطوط عملگر، مدل سازی توربین بادی آزمون مکزیکو انجام شده است. همچنین به منظور تحلیل میدان جریان اطراف توربین، از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ استفاده شده است. شبیه سازی برای دو حالت مختلف شامل حالت شرایط طراحی و حالت واماندگی صورت گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی و تخمین پسبادها و پارامترهای عملکردی توربین، با داده های آزمون تجربی مقایسه و همگرایی خوبی مشاهده شد. نتایج پارامترهای عملکردی حالت واماندگی در توافق بهتری با داده های تجربی بودند به طوری که نیروی رانش با ۸.۵ درصد و گشتاور و توان خروجی توربین به ترتیب با ۲.۸ و ۲.۴ درصد اختلاف، پیش بینی شدند.

کلیدواژه ها:

Actuator-Line ، Wake ، Large Eddy Simulation ، MEXICO rotor ، خط عملگر ، پسباد ، شبیه سازی گردابه های بزرگ ، توربین مکزیکو