مطالعه پارامتریک اثر طول و سرعت صفحه متحرک بر بهبود عملکرد توربین بادی محور افقی فراساحلی

ایجاد صفحه متحرک در پروفیل آیرودینامیکی ایرفویل به عنوان مکانیز موثر کنترل جریان فعال شناخته شده است. در این مطالعه اثر این مکانیزم بر عملکرد آیرودینامیکی و مکانیکی پره توربین بادی محور افقی فراساحلی در عدد رینولدز ۷۵۰ هزار بررسی شده است. ایرفویل اس۸۰۹ به عنوان مقطع پره انتخاب و بخشی از سطح مکش آن با صفحه ای متحرک جایگزین شده است. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار تجاری انسیس فلوئنت و مدل آشفتگی کی - امگا اس اس تی انجام شد و نتایج با داده های تجربی موجود اعتبارسنجی گردید. به منظور ارزیابی تاثیر طول و سرعت صفحه متحرک، طول های نسبی بین ۰/۰۵ تا ۰/۵۵ طول وتر ایرفویل و سرعت های نسبی ۱، ۳ و ۵ برابر سرعت جریان آزاد در موقعیت نصب ۰/۰۱ موردبررسی قرار گرفت. صفحه متحرک موجب تاخیر زاویه واماندگی تا حدود ۸۰ درصد شد، به طوری که افت شیب منحنی برآ از زاویه حمله ۸ درجه به ۱۲ درجه منتقل و عملکرد مکانیکی بسته به زاویه حمله بین پنج تا هفت برابر بهبود یافت. در زوایای حمله بالا، طول های کوتاه تر ضمن حفظ خاصیت کنترل جریان، توان مصرفی را کاهش داد. در تحلیل آیرودینامیکی با روش مومنتوم المان پره بیشینه ضریب توان در نسبت سرعت نوک معادل ۴ تا مقدار ۴/۶ برابر افزایش یافت و ضریب گشتاور نیز در همان نقطه ۳۶۴ درصد بیشتر شد. صفحه متحرک بیشترین اثر را در مقادیر پایین نسبت سرعت نوک پره داشته و هر دو عملکرد آیرودینامیکی و مکانیکی را بهبود بخشیده است.

کلیدواژه ها:

توربین باد محور افقی فراساحلی ، کنترل جریان فعال ، دینامیک سیالات محاسباتی ، مومنتوم المان پره ، صفحه متحرک