بخشی از مقاله
چکیده
مدلسازی پسباد1، عملکرد و بارهای آیروالاستیکی وارده بر پره توربینهای بادی محور افقی، در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفت. محاسبه و اعمال ممنتومهای حجمی بر المانهای یک استوانه عملگر و جایگزین نمودن آن با کل روتور بررسی و انجام شد. تخمین ممنتومهای اعمالی از تحلیل المان پره، و همگرا نمودن مقادیر آنها طی تکرارهای حل در فضای محاسبات دینامیک سیالات، نتایج قابل قبولی را در بر داشت. بار گستره و پسباد روتور یک توربین به قطر 4/5 متر جهت ارزیابی نتایج محاسبات در سه سرعت باد 10، 15 و 24 متر بر ثانیه و عملکرد روتور در 18 سرعت مختلف اندازه گیری شدند. مقایسه نتایج مدلسازی آیرودنیامیکی و آزمون تجربی با جزئیات در این مقاله مورد بحث و بررسی قرار گرفتند.
مقدمه
در سالهای اخیر به دلیل استفاده وسیع از توربینهای بادی سه پره محور افقی، مدلهای ریاضی زیادی توسط پژوهشگران توسعه یافتهاند. نظریه تحلیل ممنتوم المان پره - BEM - به عنوان معمولترین روش - Burton et al., 2001 - ، مدلسازی مستقیم1 - DM - به عنوان پرصداترین روش، و دیسک عملگر - AD - ، خط عملگر 2 - AL - و صفحه عملگر - AS - 3 - شکل - 1 به عنوان روشهای جدید توسعه یافته در فضای معادلههای ناویه-استوکس، از جمله مدلهایی هستند که از گذشته تا به اکنون به طور قابل توجهی گسترش یافتهاند
شکل -1 روش های مدلسازی روتور در فضای معادله های ناویه-استوکس
به استثناء مدلسازی مستقیم، سایر مدلها، علاوه بر فضای ناویه-استوکس، وابسته به نظریههای مختلف شبیه سازی توربینهای بادی دارند . - Mahmoodi, 2012 - در این پژوهش، مدل تعمیم یافتهای از دیسک عملگر، با عنوان استوانه عملگر، با نظریه تحلیل ممنتوم المانهای پره ترکیب شده است.
مواد و روش ها
روتور توربین با یک استوانه فیزیکی نفوذپذیر هم اندازه با روتور در فضای معادله ناویر-استوکس جایگزین شد - شکل . - 2 این دیسک در راستای شعاعی به 36 المان، در راستای سمتی به 72 المان و در راستای محوری به دو المان تقسیم شد تا فضای منظم و مناسب برای اعمال ممنتوم های حجمی ایجاد شود.
شکل -2 روتور توربین بادی با یک استوانه هم حجم با روتور توربین جایگزین شد
در فیزیک، معادلههای ناویر-استوکس مرجع اصلی بیان حرکت سیال میباشند. با اعمال قانون دوم نیوتن، ma = F
بر یک جزء سیال - شکل - 2 شکل برداری این معادله بدست می آید.
شکل -3 استخراج معادله ناویر – استوکس از اعمال قانون دوم نیوتن بر یک جزء سیال.
در این تحقیق، مقدار f به عنوان ممنتوم حجمی در فرآیند همگرایی مسئله، بر گره های میانی المان های استوانه عملگر اثر می کند
