تاثیر شیار بر کاهش جدایش جریان ایرفویل توربین بادی با استفاده از مدل توربولانسی DES

توان تولیدی توربین باد متاثر از عملکرد آیرودینامیکی پره توربین است و یکی از پدیده هایی که سبب افت نیرو برآ و به دنبال آن کاهش توان خروجی توربین باد می شود جدایش جریان است. در توربین بادی محور افقی معمولا قسمت های ریشه و میانی یک پره در زاویه حمله بالاتری قرار می گیرند و جدایش جریان بیشتری را تجربه می کنند. به همین دلیل از روش های کنترل جریان برای تضعیف ناحیه جدایش یا به تعویق انداختن آن استفاده می شود. این مقاله با شبیه سازی سه بعدی با مدل توربولانسی DES، اثرات آیرودینامیکی کنترل جریان از طریق ایجاد شکاف در ایرفویل S۸۰۹ و میزان تاثیر این روش کنترل غیرفعال جریان را بررسی می کند. ایجاد شیار در ایرفویل سبب می شود تا جریان از ناحیه پرفشار در قسمت زیرین ایرفویل به سطح بالایی و محل جدایش جریان دمیده شود. انرژی توسط هوای با تکانه بالاتر به درون بخش جدایش یافته تزریق شده و بدین طریق جدایش تضعیف می شود. نتایج نشان می دهند که عملکرد کلی این روش به برخی از پارامترها از جمله محل مدخل ورودی و خروجی شیار روی سطح کم فشار و پرفشار، زاویه دمیده شدن جریان نسبت به جریان آزاد ورودی و ضخامت شیار ایجاد شده بستگی دارد. در این مقاله دو هندسه مختلف برای ایرفویل شکاف دار و برای هر یک چهار ضخامت شیار ۰/۵، ۱، ۲ و ۴ % از طول وتر انتخاب شده و در زوایای حمله صفر تا ۲۵ مورد بررسی قرار گرفته است و مقادیر نیروی برآ و نیز کاهش بخش جدایش یافته مقایسه شده است. نتایج دو هندسه مختلف برای ایرفویل شکاف دار نشان می دهند که با توجه به محل قرارگیری انتهای شکاف روی سطح بالایی ایرفویل، شیارهایی با ضخامت ۲ و ۴% از وتر، از دو خانواده ایرفویل بررسی شده می تواند نیروی برآ بیشتری تولید کند. بررسی ها برای این دو شیار در قسمتی از زوایای حمله که جریان جدا یافته است (زاویه حمله های ۱۷، ۲۰، ۲۲ و ۲۵درجه)، میانگین افزایش ضریب برآ ۶۸/۵ و ۵۵/۸% را نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

Passive flow Control ، S۸۰۹ Split Airfoil ، Wind Turbine ، Flow Separation ، کنترل غیرفعال جریان ، ایرفویل شیاردار S۸۰۹ ، توربین باد ، جدایش جریان