بررسی و مقایسه اثر شدت آشفتگی بالا بر عملکرد آیرودینامیکی مقطع توربین باد با استفاده از مدل های آشفتگی K-ω SST و LES

بدلیل کارکرد توربین های باد در محدوده آشفتگی بالا، مطالعه بر روی عملکرد ایرودینامیکی آنها و اثرات این آشفتگی بسیار حایز اهمیت می باشد؛ این آشفتگی بالا معمولا ناشی از آشفتگی لایه های پایینی اتمسفر یا گردابه های ناشی از توربین های باد مجاور است. از طرفی بیشتر داده های آیرودینامیکی موجود بر روی ایرفویل ها، به علت تمرکز بر کارکردهای هوانوردی معمولا در حدود آشفتگی پایین و زوایای حمله کم، دیده شده است. در این پژوهش سعی شده است با شبیه سازی عددی به کمک دو مدل آشفتگی مرسوم برای یک ایرفویل با شبکه ای سازمانیافته، به صورت دوبعدی و اندازه گیری برخی از ویژگی های آیرودینامیکی آن، نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از روش های آزمایشگاهی در تونل باد مقایسه شود. ایرفویل موردنظر، یک ایرفویل خانواده NACA به مدل 654- (a=1.0) 421 است که در بسیاری از توربین های باد توان-پایین شرکت Vergnet فرانسه مورد استفاده قرار می گیرد. روش های به کار گرفته شده در این مطالعه، به منظور مدل کردن آشفتگی جریان و ویژگی های آن، یکی از روش های دومعادله ای خانواده RANS موسوم به K-ω SST و روش LES است که ماهیت وابسته به زمان دارد. شرایط این شبیه سازی در شدت های توربولانسی بالا یعنی 9% و 16% و زوایای حمله از 0 تا 20 درجه در نظر گرفته شده است. ویژگی های آیرودینامیکی از قبیل ضریب برا، پسا و کانتور توزیع فشار روی سطوح بالایی و پایینی ایرفویل همراه با نمایش خطوط جریانبرای آشکارسازی گردابه ها در بازهای از زوایای حمله که جدایش را نیز به همراه دارد، تخمین زده شده است و با ویژگی های استخراج شده از روشهای آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته است. درنهایت، نواحی ای که در آنها روش های عددی مذکور جواب مناسبی به دست می دهد موردبحث قرار گرفته است

کلیدواژه ها:

ایرفویل ، 421 NACA 654- حدود آشفتگی بالا ، ضریب برا ، ضریب پسا Kω .LES ، SST