بخشی از مقاله
خلاصه :
شبیهسازی عددی توربینهای بادی محور افقی برای یک BLAD - پره - همراه با - NOSEدماغه - جهت تعیین زاویه بهینه حمله ای که بیشترین توان خروجی را تولید میکند ، انجام شده است ، در این مقاله زوایای بهینه پره در سرعتهای مختلف باد که بیشترین راندمان را ایجاد کند مورد بررسی قرار میگیرد. معادلات حاکم نیز معادلات ناویراستوکس و بقای انرژی است. برای شبیه سازی هند سه تولید شده در نرم افزار GAMBIT برا ساس توربین بادی مدل V47-660 KW طراحی شده تو سط شرکت وستاس را مورد مطالعه قرار داده ایم.
علت انتخاب این مدل استفاده بخش اعظم نیروگاههای بادی ایران از این مدل ا ست که قطر روتور سه پره ای آن 47 متر و طول هر پره 23 متر ا ست. هند سه تولید شده نیز در محیط ICEM مش بندی شده است. در شبیه سازی انجام شده سرعتهای باد 18،15،12،9،6 متر بر ثانیه و زائیه پیچش پره ها 2،5،8،11،14،-1,5 درجه لحاظ گردیده است که این زوایا حداقل و حداکثر زاویه پیچش ممکن مدل یاد شده را طبق دستوالعمل شرکت سازنده توربین در بر میگیرد .
3. مقدمه : طراحی بهینهی توربین بادی به طور پیچیده توسط پارامترهای پیچیدهای تعیین میشوند مانند پروفایل پره، مخروطی پره2، اتلاف نوک، تغییر سرعت باد، سرعت چرخش و پارامترهای دیگری مانند زاویهی حمله. مسئلهی زاویهی حملهی بهینه در مورد بال - هواپیمایی هنوز به طور کامل مشخص نشده است که در طراحی آن ثابت شده است زاویهی حملهعموماً در نقطهی ماکزیمم ن سبت نیروی لیفت به دراگ ا ست. جریانی که از یک بال پیچیده ن شدهی پرهی HAWT میگذرد به دلیل تغییر در زاویه حمله در طول اسپان3 برای زمانی که هاب - توپی مرکزی - نزدیک میشود و سبب تاخیر میشود، پیچیدهتر از جریان گذرنده از بال هواپیماست؛ به علاوه در اینجا به دلیل چرخش، نیروی گریز از مرکز نیز در راستای پره وجود دارد.
به دلیل استفادهی کامل از ناحیهی پره برای تولید نیروی لیفت - نیروی برآ - در دراگ کم، در حالی که توانایی خوبی برای شروع نیز فراهم میکند، ثابت شده است که پرهی پیچیده شده برای توربین بادی بر پرهی پیچیده نشده اولویت دارد. به هر حال، نوع پرهی پیچیده نشده به دلیل آسانی تولید و کم بودن هزینهی آن، همچنان برای توربینهایی با اندازهی کوچک و متوسط مفید است. پیشنهاد شده است که طراحی زاویهی حملهی یک پرهی توربین بادی باید برای تکرارپذیر بودن توسط شروع جست و جو از نقطهی ماکزیمم ن سبت لیفت به دراگ، برر سی شود - 1 - - برر سی برای یافتن آن از نقطهی ماکزیمم ن سبت نیروی لیفت به دراگ شروع شود - .
به هر حال، با تحلیل کردن یک آنالیز ساده مانند تئوری اجزاء پره4 میتوان م شاهده کرد که توان خروجی توربین بادی به هر دوی نیروی لیفت و ن سبت نیروی لیفت به دراگ واب سته ا ست نه فقط به ن سبت به این دو نیرو. این ق ضیه پیشنهاد میدهد که زاویهی حملهی بهینه ممکن است جایی بین نقطهی ماکزیمم نیروی لیفت به دراگ و نقطهی ماکزیمم لیفت باشد. حل عددی جریانهای عبوری از توربینهای بادی چون در کاهش زمان و هزینهی توسعهی توربینهای بادی کمک میکنند، به طور فزاینده مفید شدهاند.
چندین نویسنده به نتیجهی استفاده از جریانهای دواری رسیدهاند که از کدهای کامل ناویر-استوکس برای مطالعات اولیهی آیرودینامیک و تایید کد استفاده میکنند . - 8-2 - اثرات مدلهای گذرا و توربلنت - آشفته - در منابع 9 تا 14 مطالعه شدهاند. جریانهای نزدیک به نوک پره و هاب نیز به طور عددی مورد تحقیق قرار گرفتهاند - . - 17-15 حل عددی جریان عبور کننده از یک پرهی پیچیده ن شده HAWT به دلیل چرخش توربین، و اثرات آ شفتگی و ا ستال خیلی پیچیده ا ست. توربین بادی دوار را میتوان با روش شبکهی دینامیک یا ا ستاتیک مدل کرد.
ثابت شده ا ست که مثلاً در توربین بادی با محور افقی، فرمر5برای مطالعهی حالت گذرا دقیقتر ا ست - . - 18 روش شبکهی دینامیک یا چهارچوب مرجع دوار 3 - ، 5، 6، - 12 برای اجرا سادهتر بوده و برای شبیهسازی حالت پایا مناسب است. در این روش، پره در دید ناظری ثابت نگه داشته شده ا ست که با مرجع چهارچوب دوار در حرکت ا ست. هدف این مطالعه ا ستفاده از روش دینامیک سیالات محا سباتی برای یافتن زاویهی حملهی بهینه بود که بتواند بیشترین توان خروجی را تولید کند. روش شبکه دینامیک اختیار شده است. یافتههای این مطالعه، اطلاعاتی مفید برای هدف طراحی بوده و یک سناریو کامل برای کاربرد CFD در حل مسائل مفید مهندسی خواهد بود.
.4 روششناسی
شیوهی عددی به همراه شیوهی تجربی ارائه شده است که بتوان نتایج عددی را مقایسه کرد.
