اثر عملگر کنترل جریان پلاسما در بهبود عملکرد آیرودینامیکی روتور توربین باد مگاواتی

در این پژوهش، امکان استفاده از عملگر پلاسما به عنوان ابزاری برای کنترل جریان روی پره ی روتور توربین باد محور افقی مگاواتی و افزایش توان خروجی آن بررسی شده-است. برای این کار، روتور توربین باد ۵ مگاواتی مرجع ان.آر.ای.ال. انتخاب و عملگر پلاسمای دی .بی .دی. خطی در چند حالت مختلف، در نزدیکی ریشه و نوک پره، قرارداده شده است. توربین باد موردنظر، از روش کنترل گام پره در سرعت های باد بالاتر از سرعت نامی توربین برای ثابت نگه داشتن توان خروجی استفاده می کند و در سرعت های باد پایین تر، این سامانه غیرفعال است. در این پژوهش شرایط عملکردی بررسی شده برای توربین در سرعتی کمتر از سرعت نامی است که سامانه کنترل گام پره غیرفعال است. عملگر پلاسمای دی .بی .دی از دو الکترود و ماده دی الکتریک مابین آنها تشکیل شده که با اعمال ولتاژی به اندازه کافی بزرگ به الکترودها، میدان الکتریکی در اطراف عملگر شکل می گیرد و با یونیزه کردن هوای اطراف، جت جریانی در نزدیک دیواره در اثر میدان الکتریکی القا می کند. اعتبارسنجی برای شبیه سازی اثر عملگر پلاسما و جریان روی پره روتور انجام شده و با نتایج مراجع مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد در تمامی حالت های مختلف قراردادن عملگر پلاسما روی پره، الگوی جریان در قسمت کنترل شده بهبود یافته که منجربه بهبود توزیع فشار و درنتیجه افزایش گشتاور آیرودینامیکی و توان خروجی توربین شده است. بیشترین میزان افزایش توان خروجی در حالتی رخ داده است که عملگر در راستای دهانه پره در نزدیکی ریشه و در راستای وتر پره قبل از ناحیه کم سرعت روی سطح بالایی مقطع پره نصب شده است.

کلیدواژه ها:

Flow control ، Horizontal axis wind turbine ، Plasma Actuator ، Electrostatic model ، کنترل جریان ، توربین باد محور افقی ، عملگر پلاسما ، مدل الکترواستاتیک