محاسبه اثر تغییر انحنای روتور بر عملکرد توربین باد

رشد چشمگیر افزایش سهم برق تولیدی توربین های بادی باعث شده تا توربین های بادی با ابعاد بزرگتر و در نتیجه ظرفیت توان تولیدی بیشتر محور تحقیقات قرارگیرند. لیکن ظرفیت بیشتر توان تولیدی توربین های بادی منجر به افزایش بسیار زیاد طول پره و در نتیجه تغییر انحنای پره در اثر وزش باد می شود. از میان روش های مختلف، میتوان به روش های دیسک عملگر، خط عملگر و صفحه عملگر که در سال های اخیر ابداع شده اند اشاره نمود . در این روش ها برخی محاسبات آئرودینامیکی پره برای مقاطع مشخصی از پره به صورت دو بعدی و مجزا انجام می پذیرد و سپس این نتایج با هم ترکیب شده و در مدل سازی سه بعدی پره توربین بادی به کار گرفته می شوند. با استفاده از این روش های عددی می توان در هزینه های سنگین محاسباتی برای استخراج ضرایب آئرودینامیکی سه بعدی صرفه جویی نمود. همانطور که ذکر شد با افزایش طول پره شکل آن در اثر وزش باد محیطی دچار تغییر انحنا می شود که به تبع آن راندمان توربین بادرا تحت تاثیر قرار می دهد. این پدیده به کمک روش دیسک عملگر شبیه سازی می شود و تاثیرآن بر روی عملکرد توربین بادی مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که درصورت انحنای صلب پره و ایجاد زاویه مخروطی در روتور از مقدار توان تولیدی توربین باد کاسته می شود. بررسی های انجام شده نشان می دهد که ایجاد زاویه مخروطی در بالادست جریان باعث افت بیشتر توان نسبت به همان مقدار زاویه در پایین دست جریان می باشد. همچنین با افزایش مقدار این زاویه، عملکرد توربین بهشدت کاهش پیدا میکند. همینطور بهترتیب در زوایای مخروطی صفر، 10 - ، 10 ،+ 20 - و 20 + درجه بیشترین توان تولیدی را دارد. همچنین در صورت انحنای پره، توان تولیدی آن از شرایط روتور با زاویه مخروطی 20 نیز کمتر می باشد.

کلیدواژه ها:

روش دیسک عملگر ، تئوری ممان المان پره ، توربین باد مگاواتی ، انحنای پره ، دینامیک سیالات عددی