مدل سازی توربین های بادی محور افقی با استفاده از نظریه آیرودینامیکی خط عملگر بهبودیافته در نرم افزار اپن فوم

توربین های بادی، از سازه های پیچیده در مبحث شبیه سازی عددی جریان می باشند. از سوی دیگر، گسترش روزافزونکاربرد انرژی بادی در جهان، منجر به ایجاد تقاضا برای به کارگیری مدلهای دقیق تر و با کارایی بیشتر برای شبیه سازیتوربین ها شده است. نظریه خط عملگر، یکی از دقیق ترین مدل ها جهت تحلیل میدان جریان و پسبادهای جریان آشفتهمی 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 روتورتوربین و فقط با استفاده از پارامترهای توربین پرداخت. در این پژوهش، با پیاده سازی نظریه خط عملگر در نرم افزار اپن فومو نیز با استفاده از روشی نوین جهت توزیع نیروهای اعمالی بر خطوط عملگر، مدل سازی توربین بادی آزمون تجربی مکزیکوانجام شده است. همچنین به منظور تحلیل آشفتگی میدان جریان اطراف توربین، از روش شبیه سازی گردابه های بزرگاستفاده شده است. شبیه سازی برای حالت شرایط طراحی توربین، یعنی سرعت ورودی (1-)ms)؛15 صورت گرفت. نتایج حاصلاز شبیه سازی تخمین پسبادها و نیز نیروهای وارد بر پره توربین، با داده های آزمون تجربی مقایسه و همگرایی خوبی مشاهدهشد. استفاده از روش جدید برای توزیع نیروها منجر به افزایش دقت و ارتقاء مدل حاضر نسبت به مدل پایه شد؛ به طوریکهاز خطای مربوط به محاسبات نیروهای عمودی و مماسی به ترتیب باندازه 6/55 و 8/53 درصد کاسته شد.

کلیدواژه ها:

نظریه خط عملگر ، پسباد ، شبیه سازی گردابه های بزرگ ، توربین بادی مکزیکو