مدل سازی عددی و اگزرژی پره توربین انرژی جنبشی آب

عملکرد توربینهای انرژی جنبشی آب بستگی به عوامل مختلفی از قبیل پارامترهای هندسی پره (زاویه گام، اندازه وتر، شکل هیدروفیل مورد استفاده و ...)، پارامترهای سینماتیکی (نظیر سرعت جریان آب، سرعت دورانی و ...) و همچنین عواملی مانند نسبت سرعت نوک دارد. در این مقاله شبیهسازی توربین انرژی جنبشی آب دو پره ای به کمک نرم افزار ANSYS از طریق حل عددی سه بعدی، پایا و غیرقابل تراکم معادلات ناویر-استوکس رینولدز متوسط همراه با مدل توربولانسی k - w SST در یک قاب مرجع دوران کننده با سرعت روتور توربین، انجام شده و نتایج شامل پروفیل های فشار، سرعت، اگزرژی و خط جریان ارایه گردیده است. شرایط فیزیکی جریان و مدلسازی صورت گرفته (غیر قابل تراکم ایزوترمال) حاکی از آن است که جمله بازگشت ناپذیری های ویسکوز تنها پارامتر موثر بر کاهش اگزرژی می باشد. نتایج نشان می دهد که مقدار اگزرژی در نزدیکی لبه حمله، جایی که بیشترین تغییرات مومنتم در پره رخ می دهد، به مقدار بیشینه می رسد و مقدار اگزرژی از ریشه تا نوک پره افزایش مییابد. وجود گردابه ها در پشت پره سبب بازگشت ناپذیری و اتلاف اگزرژی می گردد و با انتخاب زاویه گام مناسب و پیدا کردن نسبت سرعت نوک بهینه برای توربین می توان از میزان تشکیل گردابه پشت پره کاست و راندمان قانون دوم این توربین ها را افزایش داد.